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差分和模數(shù)完美的show-——設(shè)計(jì)先生之回流設(shè)計(jì)系列(5)
發(fā)布時(shí)間:2015-04-21 來源:楊洲 一博科技 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】上篇講到了跨分割在回流路徑上的影響,設(shè)計(jì)過程中需要盡量避免這種狀況出現(xiàn)。對于信號(hào)換層也是一樣。如果在必須換層的情況下,我們也應(yīng)該有所選擇,而不是盲目的換到哪層就是哪層。這里讓我們來探討下我們設(shè)計(jì)中經(jīng)常見到的一些信號(hào),他們與回流又會(huì)有怎樣的關(guān)系?
承前:上篇講到了跨分割在回流路徑上的影響,設(shè)計(jì)過程中需要盡量避免這種狀況出現(xiàn)。對于信號(hào)換層也是一樣。如果在必須換層的情況下,我們也應(yīng)該有所選擇,而不是盲目的換到哪層就是哪層。
本節(jié):讓我們來探討下我們設(shè)計(jì)中經(jīng)常見到的一些信號(hào),他們與回流又會(huì)有怎樣的關(guān)系,像差分信號(hào),它自身有沒有回流;像數(shù)模信號(hào),從回流的角度能不能互相依靠?
差分信號(hào)
差分對信號(hào)的對內(nèi)兩信號(hào)互為對方提供返回路徑,那么是否可以說我們走差分線無需考慮與參考平面的緊耦合要求?
a,簡單理解下差分,一正一負(fù)同時(shí)傳輸,注意等長,等寬,同層兩兩走在一起。優(yōu)勢就是抗干擾能力強(qiáng)。噪聲,EMI電磁干擾等加載在差分線的上面,最終一正一負(fù)相加還是為0。所以外面對它的干擾很小。
b,那么這樣的差分對信號(hào),對內(nèi)兩信號(hào)互為對方提供返回路徑,是不是我們就不需要考慮地平面作為回流平面了呢?
答案肯定是否定的,因?yàn)槲覀冎栏咚俨罘植粌H僅要地作為參考平面,而且在設(shè)計(jì)的時(shí)候,上下層參考面都是地。請看設(shè)計(jì)先生的分析:
1,分析最本質(zhì)原因還是要從高速信號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)理認(rèn)識(shí)。地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號(hào)返回路徑,其實(shí)在信號(hào)回流分析上,差分走線和普通的單端走線的機(jī)理是一致的,即高頻信號(hào)總是沿著電感最小的回路進(jìn)行回流,最大的區(qū)別在于差分線除了有對地的耦合之外,還存在相互之間的耦合,哪一種耦合強(qiáng),那一種就成為主要的回流通路.在PCB電路設(shè)計(jì)中,一般差分走線之間的耦合較小,往往只占 10~20%的耦合度,更多的還是對地的耦合,所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。
2,受限于器件工藝,PCB走線等因素,對內(nèi)兩信號(hào)無法實(shí)現(xiàn)完全的對稱,不可避免的存在共模分量,這部分共模分量需要通過參考平面實(shí)現(xiàn)回流。
信號(hào)回流之:數(shù)模信號(hào)
設(shè)計(jì)中我們常說數(shù)模分開,我們試想一下如果模擬區(qū)域走了數(shù)字信號(hào),那么它的回流是怎樣的?會(huì)對信號(hào)有什么影響?
a, 第一種可能回流信號(hào)繼續(xù)保持在數(shù)字地上,并繞過模擬地層,但是這會(huì)導(dǎo)致回路面積增大并帶來潛在的EMI問題。
b,第二種可能回流信號(hào)通過某種方法在模擬電源層上找到了一條通道,從而繼續(xù)在走線下方流動(dòng)。在這種情況下不存在EMI問題,但是存在數(shù)字信號(hào)在模擬層流動(dòng)的問題,這個(gè)數(shù)字信號(hào)可能會(huì)對這個(gè)區(qū)域的模擬信號(hào)造成干擾。產(chǎn)生串?dāng)_或者共地噪聲問題。

設(shè)計(jì)先生這樣一分析,是不是又多增加了幾個(gè)數(shù)模分開的理由。
設(shè)計(jì)先生關(guān)于回流的問題講到這里基本就講完了,當(dāng)然還有更多更深的關(guān)于這方面的東西,畢竟學(xué)無止境。如果你有更多方面的東西需要一起交流,探討,可以一起交流。
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