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。

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。

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。

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。

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。

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。

从下面这个图中，也很清晰的看出他们的区别：

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：

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。

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。

好