高速设计差分线也有差模,共模,奇模,偶模?

2020-3-6 12:20 2591 71

差分线——差模,共模,奇模,偶模傻傻的分不清楚

说起差分线,做高速设计应该没有人不知道。最大的认知就是抗干扰能力强。对于画线路板来说,比单根的并行总线简单。如:DDR一大把线比PCIE几对差分线麻烦多了。


差分线也有差模,共模,奇模,偶模?看看她怎么说,你就明白了


前几天公司的小朋友问皮皮,什么是差模,共模,奇模,偶模?说傻傻的分不清楚。想当年,皮皮刚接触的时候,也是傻傻的分不清。

 我们先来看看差分线的概念:

简单来说就是差分线上的两根线走着电压相同相位相反的两个信号之间相爱相杀的故事。下面这张翘翘板的图片,很形象的解释差分线。一会正的上去,一会负的上去,但是始终围绕着中间点。


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图片来自网络

如下图的波形中,Vp为+,Vn为-。绿色的Vdiff就是两个信号的差值,形成的差分信号。


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差模,共模:

这里就出现差模,共模这两个概念:任意两个单端信号组合在一起,都可以分解成差模和共模两个分量。从下面数学公式上来看就非常直观。

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根据公式Vcomm是一个恒定的值,这样Vp和Vn就可以用Vdiff和Vcomm来表示。像不像一个信号用直流分量+交流分量。记住这个恒定的值,当它不恒定的时候,就会产生信号完整性和EMC的问题。

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奇模,偶模:

从上面来看,差模,共模是两根线之间的关系。奇模,偶模就是单根线分别对地的关系。当两根线同相位,则为偶模。

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从下面这个图中,也很清晰的看出他们的区别:

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现在肯定有人会问,他们之间是什么关系呢?当然有,要不怎么放一块。

他们的数学关系如下:


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到这里,大家应该对这四个概念有一个清晰的认识。

但是,会不会误解,差分阻抗就等于单根线的特性阻抗之和(错误)。其实,之前皮皮也这么认为,但皮皮用阻抗软件计算,这个关系式并不成立。这是因为我们忽略了两根线之间的耦合。当两根线之间有磁场交会时就有个耦合系数的问题。所以往往差分信号会比他们单根信号之和要低。

如下,从某文章中看到的公式,定义差分阻抗。

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下面的表也说明问题,不同线间距,相同差分阻抗的情况下,其他阻抗的值,就可以看出,差分阻抗的值根本就不等单根线的特性阻抗之和。

最后一栏就是特性阻抗。

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