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差分和模数完美的show-——设计先生之回流设计系列(5)


上篇讲到了跨分割在回流路径上的影响,设计过程中需要尽量避免这种状况出现。对于信号换层也是一样。如果在必须换层的情况下,我们也应该有所选择,而不是盲目的换到哪层就是哪层。这里让我们来探讨下我们设计中经常见到的一些信号,他们与回流又会有怎样的关系?

承前:上篇讲到了跨分割在回流路径上的影响,设计过程中需要尽量避免这种状况出现。对于信号换层也是一样。如果在必须换层的情况下,我们也应该有所选择,而不是盲目的换到哪层就是哪层。

本节:

让我们来探讨下我们设计中经常见到的一些信号,他们与回流又会有怎样的关系,像差分信号,它自身有没有回流;像数模信号,从回流的角度能不能互相依靠?

差分信号

差分对信号的对内两信号互为对方提供返回路径,那么是否可以说我们走差分线无需考虑与参考平面的紧耦合要求?a,简单理解下差分,一正一负同时传输,注意等长,等宽,同层两两走在一起。优势就是抗干扰能力强。噪声,EMI电磁干扰等加载在差分线的上面,最终一正一负相加还是为0。所以外面对它的干扰很小。b,那么这样的差分对信号,对内两信号互为对方提供返回路径,是不是我们就不需要考虑地平面作为回流平面了呢?答案肯定是否定的,因为我们知道高速差分不仅仅要地作为参考平面,而且在设计的时候,上下层参考面都是地。请看设计先生的分析:1,分析最本质原因还是要从高速信号传输的机理认识。地平面的部分回流抵消并不代表差分电路就不以参考平面作为信号返回路径,其实在信号回流分析上,差分走线和普通的单端走线的机理是一致的,即高频信号总是沿着电感最小的回路进行回流,最大的区别在于差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,哪一种耦合强,那一种就成为主要的回流通路.在PCB电路设计中,一般差分走线之间的耦合较小,往往只占 10~20%的耦合度,更多的还是对地的耦合,所以差分走线的主要回流路径还是存在于地平面。2,受限于器件工艺,PCB走线等因素,对内两信号无法实现完全的对称,不可避免的存在共模分量,这部分共模分量需要通过参考平面实现回流。

信号回流之:数模信号

设计中我们常说数模分开,我们试想一下如果模拟区域走了数字信号,那么它的回流是怎样的?会对信号有什么影响?a, 第一种可能回流信号继续保持在数字地上,并绕过模拟地层,但是这会导致回路面积增大并带来潜在的EMI问题。b,第二种可能回流信号通过某种方法在模拟电源层上找到了一条通道,从而继续在走线下方流动。在这种情况下不存在EMI问题,但是存在数字信号在模拟层流动的问题,这个数字信号可能会对这个区域的模拟信号造成干扰。产生串扰或者共地噪声问题。

信号回流之:数模信号

设计先生这样一分析,是不是又多增加了几个数模分开的理由。设计先生关于回流的问题讲到这里基本就讲完了,当然还有更多更深的关于这方面的东西,毕竟学无止境。如果你有更多方面的东西需要一起交流,探讨,可以一起交流。

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