差分信号

深度分析:BGA封装与PCB差分互连结构的设计与优化

本文针对高速BGA封装与PCB差分互连结构进行设计与优化,着重分析封装与PCB互连区域差分布线方式、信号布局方式、信号孔/地孔比、布线层与过孔残桩这四个方面对高速差分信号传输性能和串扰的具体影响。

利用全波电磁场仿真软件CST建立3D仿真模型,通过时频域仿真验证了所述的优化方法能够有效改善高速差分信号传输性能,减小信号间串扰,实现更好的信号隔离。

差分信号的优缺点及布线要求

在高速 PCB 设计中,差分信号的应用越来越广泛,这主要是因为和普通的单端信号走线相比,差分信号具有抗干扰能力强、能有效抑制 EMI、时序定位精确的优势。作为一名(准)PCB 设计工程师,我们当然需要充分理解差分信号!

关于差分信号

PCB差分信号设计的3个常见的误区,该如何避免?

在高速PCB设计中,差分信号(DIFferential Signal)的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计。

为什么这样呢?和普通的单端信号走线相比,差分信号有抗干扰能力强、能有效抑制EMI、时序定位精确的优势。

LVDS — 低压差分信号必知必会

随着数据传输速率越来越高,现在计算机系统中的数据传输接口基本上都串行化了,像USB、PCIe、SATA、DP等等外部总线将并行总线挤压到只剩下内存总线这个最后的堡垒。当然,就算是并行传输总线最后的倔强DDR也在不断吸收SERDES上的技术来提升自己,尤其是均衡器(Equalization,EQ)技术,在DDR5标准中,DRAM将被指定涵盖DFE(判决反馈均衡)能力。

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随着信号速率的提高,在系统同步接口方式中,有几个因素限制了有效数据窗口宽度的继续增加。

  • 时钟到达两个芯片的传播延时不相等(clock skew)

  • 并行数据各个bit 的传播延时不相等(data skew)

  • 时钟的传播延时和数据的传播延时不一致(skew between data and clock)

差分信号及PCB差分设计中几个误区(二)

在上一篇文章“差分信号及PCB差分设计中几个误区(一)”中,我们介绍了差分信号的优势、差分和共模方式以及差分信号线布线的内容。下面我们将重点讨论一下PCB差分信号设计中几个常见的误区。

差分信号及PCB差分设计中几个误区(一)

差分传输是一种信号传输技术,有别于一根信号线一根地线的传统做法,差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相同,相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上,差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近且在同一层面的两根线。

差分信号又称差模信号,你真的懂吗?

差分信号

差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法。差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等、相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。差分信号又称差模信号,是相对共模信号而言的。

特点

关于差分线的那些事,你了解多少呢?

记得在刚学习差分线(对)的时候,总是对一些概念把握不准,很多概念都会混淆,比如差分(很多人还会误解成差模)、共模、奇模与偶模,以及由此延伸出的差分阻抗、共模阻抗、奇模阻抗与偶模阻抗,光是这些概念,就很容易让初学者望而却步,刚觉得好像摸着点了门道,但越往下看越觉得摸不着头脑,概念太多太容易混乱,这就是初学者的痛苦。好吧,要想完全理解,没有个两三遍回炉是很难入信号完整性之门的,除非过目不忘哈。

当然我没有过目不忘的本事,所以就只能把书老老实实的看了一遍又一遍,然后才有了一些学习的笔记,记录了对这些概念的个人理解。

差分线本身没有任何内涵,就是两根普通的单端传输线(一般默认线宽线厚一致)的组合而已,它们之间可以没有任何关系,最终决定它们特性的其实是这两条传输线上的信号传输方式,在这里主要介绍两种比较特殊的传输方式,奇模与偶模传输,它们都可以实现无失真的传输。奇模就是两线上有大小相等方向相反的驱动电压,偶模就是两线上有大小相等方向相同的驱动电压。它们是信号传输的方式,又叫激励状态,相对人而言,模态赋予了差分线的生命和精神,没有激励,差分线只是肉体而已。对于无失真的传输来讲,差分线有奇模状态和偶模状态之分,它们可以用如下图一来表示。

干货 | 形象解读差分信号,它比单端信号强在哪?

一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。从严格意义上来讲,所有电压信号都是差分的,因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。在某些系统里,系统'地'被用作电压基准点。当'地'当作电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的。我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。

模电工程师必掌握的三大法宝,你都整明白了吗?

差分信号

差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。差分信号又称差模信号,是相对共模信号而言的。