差分電路是一種電子電路，其特征在于對(duì)共模信號(hào)的抑制和對(duì)差模信號(hào)的放大。共模信號(hào)和差模信號(hào)是信號(hào)傳輸中的兩種重要形式。共模信號(hào)指的是兩個(gè)信號(hào)在任意瞬時(shí)同時(shí)達(dá)到最大值或最小值，而差模信號(hào)則是兩個(gè)信號(hào)在任意瞬時(shí)極性相反，大小相等。差分電路的分析也需要了解信號(hào)的共模和差模特性，以及電路的基本原理和電路分析方法。
共模干擾是在一般共同模式噪聲的作用下與兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)輸出發(fā)生的電壓或電流干擾。它通常由接地干擾、電源干擾等因素引起，這些因素可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等問(wèn)題。
1、通過(guò)差模信號(hào)增加接地絕緣：在設(shè)計(jì)中使用絕緣放大器或絕緣變壓器等元件，將信號(hào)的差模分離，避免差模信號(hào)對(duì)接地的影響。
2、降低共模噪聲：通過(guò)設(shè)計(jì)合適的濾波器、使用低噪聲電源等方法來(lái)降低共模噪聲的水平，減少差模干擾。
3、優(yōu)化接地電路：在PCB設(shè)計(jì)中，合理規(guī)劃接地布局，減少接地路徑，降低接地電阻，避免形成環(huán)路等不良影響。
4、增加防護(hù)措施：采取屏蔽、屏蔽線等措施，保護(hù)外部電磁場(chǎng)，減少差動(dòng)模塊的干擾。
5、提高信號(hào)彈簧性能：通過(guò)使用適當(dāng)?shù)男盘?hào)控制技術(shù)，如差分驅(qū)動(dòng)和差分接收，可以提高信號(hào)彈簧的性能和抗干擾性能。
總之，消除差分模塊的干擾需要綜合考慮信號(hào)源、接收器、傳輸介質(zhì)和接地等因素。以及相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)措施。在高速PCB設(shè)計(jì)中越來(lái)越多地使用差分信號(hào)，并且電路中最重要的信號(hào)通常具有差分結(jié)構(gòu)。
為什么這樣呢？和普通的單端信號(hào)走線相比，差分信號(hào)有抗干擾能力強(qiáng)、能有效抑制EMI、時(shí)序定位精確的優(yōu)勢(shì)。
在電路板上，差分走線必須是等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的兩根線。
? 等長(zhǎng)：
等長(zhǎng)是指兩條線的長(zhǎng)度要盡量一樣長(zhǎng)，是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)時(shí)刻保持相反極性。減少共模分量。
? 等寬、等距：
等寬是指兩條信號(hào)的走線寬度需要保持一致，等距是指兩條線之間的間距要保持不變，保持平行。
? 阻抗最小變化：
當(dāng)設(shè)計(jì)具有差分信號(hào)的PCB時(shí)，最重要的事情之一是確定應(yīng)用的目標(biāo)阻抗并相應(yīng)地規(guī)劃差分對(duì)。此外，阻抗變化保持盡可能低。差分線路阻抗取決于線路寬度、線路耦合、銅厚度、PCB材料和堆疊等因素。當(dāng)你試圖避免任何改變差分阻抗的事情時(shí)，可考慮以上情況。
這種誤解的原因是對(duì)表面現(xiàn)象的混淆或?qū)Ω咚傩盘?hào)傳輸機(jī)制的理解不足。差分電路對(duì)電源和地面上可能存在的類似和其他噪聲信號(hào)是不敏感的。
在PCB電路設(shè)計(jì)中，差分線之間的耦合通常較低，通常為耦合度的10%至20%，更多的是對(duì)地耦合，因此差分走線的主要回流路徑始終存在于地平面上。
當(dāng)局部平面在沒(méi)有參考平面的情況下斷裂時(shí)，差分走線之間的耦合將提供主回路，雖然參考平面斷裂對(duì)差分走線的影響對(duì)單端走線來(lái)說(shuō)并不嚴(yán)重，但它降低了差分信號(hào)的質(zhì)量，并可能地增加了EMI，所以要盡量避免。
在實(shí)際PCB布線中，差分設(shè)計(jì)的要求往往不能同時(shí)滿足，由于腳管分布、過(guò)孔和步線空間等因素，必須通過(guò)適當(dāng)?shù)睦@線來(lái)實(shí)現(xiàn)線路長(zhǎng)度匹配的目標(biāo)，但結(jié)果是：差分線的一部分不能平行。
PCB差分走線的設(shè)計(jì)中最重要的規(guī)則就是匹配線長(zhǎng)，其它的規(guī)則都可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行靈活處理。
差分信號(hào)實(shí)際應(yīng)用電路圖
差分線的靠近只不過(guò)是加強(qiáng)它們的耦合，提高對(duì)噪聲的免疫力，并充分利用磁場(chǎng)的相反極性來(lái)抵消外界的電磁場(chǎng)干擾。
雖然這種方法在大多數(shù)情況下非常有用的，但它不是絕對(duì)的，如果我們確保它們完全免受外部干擾，我們將不再需要允許彼此之間的強(qiáng)大通信來(lái)實(shí)現(xiàn)防止干擾和抑制EMI的目標(biāo)。
增加與其他信號(hào)線的距離是最基本的方法之一，電磁場(chǎng)能量根據(jù)距離的平方關(guān)系減小，當(dāng)線路之間的總距離是線路寬度的4倍時(shí)，它們之間的干擾非常微弱，基本上被忽略。。
此外，通過(guò)地平面的隔離也可以起到很好的屏蔽作用，這種結(jié)構(gòu)在高頻的（10G以上）IC封裝PCB設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用采用，被稱為CPW結(jié)構(gòu)，可以保證嚴(yán)格的差分阻抗控制。
另外，通過(guò)地平面絕緣也可以起到很好的屏蔽作用，這種結(jié)構(gòu)常用于高頻（10g以上）IC外殼PCB結(jié)構(gòu)，稱為CPW結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的差分阻抗控制。
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