AD19 基础应用技巧(差分线的添加走线与蛇形等长)
《差分线的添加走线与蛇形等长》
问:何为差分信号?
答:通俗地说,就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。
问:差分线的优势在哪?
答:差分信号和普通的单端信号走线相比,最明量的优势体现在以下三个方面:
a.抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b.能有效扣制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外接时的电视场可以相石抵消,理合的越紧索。泄放到外界的电磁能量越少。
C.时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。
问:如何才能保证差分走线具有良好的隔离和屏蔽呢?
答:增大与其它信号走线的间距是最基本的途径之一,电磁场能量是随着距离呈平方关系递减的,一般线间距超过4倍线宽时,它们之间的干扰就极其微弱了,基本可以忽略。此外,通过地平面的隔离也可以起到很好的屏蔽作用,这种结构在高频的(10G以上)IC 封装 PCB 设计中经常会用采用,被称为CPW 结构,可以保证严格的差分限抗控制。
1. 差分线的添加与走线
1.1 添加差分类
- 右下角【Panel】勾选【PCB】,然后在左侧选择【Differential Pairs Editor】差分对编辑器窗口。由于没有添加差分对,差分对编辑器窗口里面为空。
- 菜单栏 - 【设计】-【类】- 【Differential Pairs Class】
差分类又分为阻抗为90om 和 100om。
1.2 添加差分信号
1.2.1手动添加
- 选择100om差分类;
- 点击【添加】按钮,进入【微分对】窗口界面设置正网络、负网络和名称,点击【确定】按钮;
1.3 差分走线
AD19 : 菜单栏 - 【布线】-【交互式差分对布线】
AD16: 菜单栏 - 【放置】-【交互式差分对布线】
2. 规则设置
选中【100om】差分类,点击【规则向导】。
给规则取个名字。
设置误差/公差
- 回到菜单栏 - 【设计】-【规则】里面查看刚刚创建差分规则。
3. 蛇形等长
问: 差分线走线有两个原则:等长和等距。但在实际布线中可能无法两者都完全满足,请问等长优先还是等距优先?
答:应该等长优先,差分信号是以信号的上升沿和下降沿的交点作为信号变化点的,走线不等长的话会使这个交点偏移,对信号的时序影响较大,另外还给差分信号中引入了共模的成分,降低信号的质量,增加了EMI (电磁干扰)。小范围的不等距对差分信号影响并不是很大,间距不一致虽然会导致差分阻抗发生变化,但因为差分对之间的耦合本身就不显著,所以阻抗变化范围也是很小的,通常在10%以内,只相当于一个过孔造成的反射,这对信号传输不会造成明显的影响。
等长有两种情况:
- 对内的差分信号线等长,即USART1 中 RX 线 和 TX 线等长;
- 对与对之间等长,即USART1 与 USART2之间等长。
AD19:对内的差分信号线等长。
AD19:对与对之间的差分信号线等长。
(本文仅作为学习笔记随意记录,更详细的操作与介绍,还是建议大家直接看视频哦~)
参考资料
- [1] Altium Designer19 入门技巧:差分线的添加走线与蛇形等长
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