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浅谈PCB叠层对高速信号差分对的影响

点击:628 日期:2016-01-04 选择字号:

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差分信号的发展现状以及可能影响信号路径性能的一些因素。在当今这个特定的时间节点上,整个互联网都在依靠差分信号传输数据。如果没有这种信号传输方式,那么我们都极度依赖的互联网和大量通信产品将失去活力,或者更准确地讲无法生存。


好消息是,最新的IC能够支持在PCB的差分对上发送速率高达32Gb/S(及以上)的数据;坏消息是,或者更准确地说是行业面临的严峻考验,则是在如此高的速度下,用于制造PCB的叠层中很小的变化都有可能破坏数据路径,因此在设计和制造这些数据走线时必须十分小心。破坏走线中数据传输的变量之一是偏移(skew)。


从问题的基本点出发,偏移是指差分对上的两个信号的边沿在到达差分接收器的端子时所呈现的错位情况。偏移的后果是很显然的。当上述错位足够大时,数据路径中的链路可能无法正常工作。


此时有必要介绍一下差分对的定义以及它们的工作原理:


* 差分对是一种信号路径,有两个幅度相同但相位相反的信号沿着这两条路径传输。

* 接收器在其输入端检查“差分”电压值,并根据电压值判断数据位是1还是0。

* 所设计的接收器可以忽略信号中的“共模”分量——通常是电压偏差。这是这种信号协议的主要好处。


图1是差分对的图形化描述。



浅谈PCB叠层对高速信号差分对的影响(电子工程专辑)
图1:差分对的图形化描述。


匹配两个不同信号的物理长度当然不是个问题,原因如下:

* 现代IC技术能够保持小至1ps的封装级对齐精度

* 现代PCB版图工具和连接器制造技术可能将长度匹配至1ps精度


基于以上这些因素,似乎解决和管理偏移很大程度上是工程技巧。如果不是一些不太明显的偏移源,情况当然是这样。


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