差分信號(Differential Signal)在高速電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，電路中最關(guān)鍵的信號往往都要采用差分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，什么另它這么倍受青睞呢?在PCB設(shè)計(jì)中又如何能保證其良好的性能呢?帶著這兩個問題，我們進(jìn)行下一部分的討論。 何為差分信號?通俗地說，就是驅(qū)動端發(fā)送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。

差分線怎么布才是嚴(yán)格的等長?我怎么樣測試兩相的長度是等長度呢?還是我大致讓他們平行走線，只是盡量可能的等長，而不是很精確的等長?既然延遲差允許1/4的時鐘誤差是不是其長度也可以滿足兩相的長度差存在1/4的誤差或者是更少的誤差(1/4的誤差太大了，平行著走線，怎么走也差不了那么多哦呵呵：))

差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面：

a、抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)閮筛罘肿呔€之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。

b、能有效抑制 EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。

c、時序定位精確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點(diǎn)，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。

對于PCB工程師來說，最關(guān)注的還是如何確保在實(shí)際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢。也許只要是接觸過Layout的人都會了解差分走線的一般要求，那就是“等長、等距”。等長是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射。“盡量靠近原則”有時候也是差分走線的要求之一。但所有這些規(guī)則都不是用來生搬硬套的，不少工程師似乎還不了解高速差分信號傳輸?shù)谋举|(zhì)。

下面重點(diǎn)討論一下PCB差分信號設(shè)計(jì)中幾個常見的誤區(qū)。

誤區(qū)一：認(rèn)為差分信號不需要地平面作為回流路徑，或者認(rèn)為差分走線彼此為對方提供回流途徑。造成這種誤區(qū)的原因是被表面現(xiàn)象迷惑，或者對高速信號傳輸?shù)臋C(jī)理認(rèn)識還不夠深入。

誤區(qū)二：認(rèn)為保持等間距比匹配線長更重要。在實(shí)際的PCB布線中，往往不能同時滿足差分設(shè)計(jì)的要求。由于管腳分布，過孔，以及走線空間等因素存在，必須通過適當(dāng)?shù)睦@線才能達(dá)到線長匹配的目的，但帶來的結(jié)果必然是差分對的部分區(qū)域無法平行，這時候我們該如何取舍呢?

2、蛇形線

蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調(diào)節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)者首先要有這樣的認(rèn)識：蛇形線會破壞信號質(zhì)量，改變傳輸延時，布線時要盡量避免使用。但實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了保證信號有足夠的保持時間，或者減小同組信號之間的時間偏移，往往不得不故意進(jìn)行繞線。

很明顯，信號在蛇形走線上傳輸時，相互平行的線段之間會發(fā)生耦合，耦合程度也越大?？赡軙?dǎo)致傳輸延時減小，以及由于串?dāng)_而大大降低信號的質(zhì)量。

下面是給Layout工程師處理蛇形線時的幾點(diǎn)建議：

1、盡量增加平行線段的距離(S)，至少大于3H，H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應(yīng)。

2、減小耦合長度Lp，當(dāng)兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時，產(chǎn)生的串?dāng)_將達(dá)到飽和。

3、帶狀線(Strip-Line)或者埋式微帶線(Embedded Micro-strip)的蛇形線引起的信號傳輸延時小于微帶走線(Micro-strip)。理論上，帶狀線不會因?yàn)椴钅４當(dāng)_影響傳輸速率。

4、高速以及對時序要求較為嚴(yán)格的信號線，盡量不要走蛇形線，尤其不能在小范圍內(nèi)蜿蜒走線。

5、可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線，如圖1-8-20中的C結(jié)構(gòu)，能有效的減少相互間的耦合。

6、高速PCB 設(shè)計(jì)中，蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質(zhì)量，所以只作時序匹配之用而無其它目的。

7、有時可以考慮螺旋走線的方式進(jìn)行繞線，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。

其他PCB走線規(guī)則經(jīng)驗(yàn)：

PCB設(shè)計(jì)不是你聽了幾個規(guī)則和概念就明白的，做PCB設(shè)計(jì)的人一定要精通數(shù)字和模擬電路，必須了解信號完整性問題，那可是需要認(rèn)真看書，仔細(xì)思考，動手實(shí)踐才能體會到的。