差分线绕线方法比较

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1、1.     差分线的优势差分线抗干扰能力强，信噪比高，辐射小，带宽容量大等众多优点，所以在目前的高速链路设计中，都选取差分线作为通信方式。差分线使用两根走线传输一路信号，两根线上携带的信息是相同的，但是信号的相位差是180度，这样两个线产生的场正好相互抵消，减少了辐射的产生。同时由于最终信号取两根信号之差，所以当受到共模信号干扰时，两根线所产生的噪声几乎相同，在接收端做差值时正好被抵消掉。差分线对噪声天生的抑制能力有效的提高通道的信噪比，大大的改善了通道的信息容量，使得差分线在Gigabit以上的通信领域得到广泛应用。2.     差分走线的几种补偿方式差分线跟

2、单线传输相比，之所以具有众多优势，是因为其采用了差动传输的方式，即两根线要保持180度的相位差，即我们平时所说的要保持两根线的电流大小相等、方向相反。任何原因造成的相位失配，都会影响差分线的性能，甚至造成不可预知的后果，所以在layout设计中，我们必须做到差分线的等长要求。当有相位失配(Phasemismatch)存在时，如何对差分线进行补偿，选取的方法不同，得到的效果也会有很大的差异。下面分几种情况对差分线的补偿方式做一个比较全面的剖析：Case1:使用一个大的segment就近补偿。Case2:使用小的突起沿线补偿Case3:在走线的末端进行补偿图1：三种不

3、同的差分线补偿方式根据一般经验，我们可以预测的到，Case1会造成大的阻抗不连续，Case2的目的正是为了减小这种阻抗不连续性，Case3则是比较避讳的方法，走线大部分地方相位没办法同步。下面的工作就是通过仿真工具对这三种方式作出一个具体的对比。3.     仿真设置1.走线宽度4.5mils，间距为7.8mils1.通过调整叠层结构，是走线的阻抗保持在100ohm，这里使用Stripline,板材为FR4,介质高度分别为7.5mils和52.3mils。2.仿真工具仿真工具选用ADS-MomentumRF，扫频范围0-60Ghz，Port设置如<图1：三种不同的

4、差分线补偿方式>，运行仿真，即可得到三种走线的模型。4.结果分析1.TDR分析，测试脉冲trise=20ps，参考阻抗Z0=100ohm结果和我们想象的一致，Case1和Case3具有较大的阻抗变化，Case2的阻抗变化分布在比较长得范围内，所以整体变动比较小。1.观察一下反射曲线–Returnlosses从结果来看，Case1和Case3的回路损耗均高于Case2，这个也是显而易见。2.传输参数的比较–Insertionlosses插入损耗的曲线出乎我们的预料之内，在35Ghz左右，Case2竟然出现了谐振点，Case1和Case3在60Ghz整个频段内竟然吻合

5、的很好。1.模式转化–modeconversion上图是差模转化为共模的量，我们注意到，Case2中有大部分差模信号转化为了共模信号，这也一定是Case2插入损耗比较大的原因所在。2.原因分析Case1/2/3中的走线长度是完全相同的，实际上是对同一对差分线做了不同的绕线，然后平移开的。为什么Case2中会出现大量的共模信号，我们可以从单端信号中找到答案。Case1：插入损耗的幅值和相位Case2：插入损耗的幅值和相位Case3：插入损耗的幅值和相位从以上结果可以看出：1.损耗上，Case1/3的近乎一致，而且两个单根走线的插入损耗也近似重合。Case2则有大的不

6、同，单端走线，有绕线部分的走线损耗明显低于没有绕线的一根，在60Gz处，有0.7db的差异。2.相位上，Case1和Case3的单端相位都可以近似吻合，Case1相差18.4°@60Ghz，Case3相差22.3°@60Ghz；Case2在相位上则表现出明显的差异，高达281.8°@60Ghz。3.另外，严格上讲，三种补偿方式下，相位均出现了一定的偏差，而且随着频率的升高，越来越明显。从分析可知，Case2引入的相位差已经远远超出了差分线所能承受的范围，违背了差分信号传输的基本原则，即要求单线产生的相位差值是要同步的。同时我们也没有忘记Case2在插入损耗上产生的

7、谐振谷底，我们也可以再这里找到原因：Case2谷底处频率是35.47Ghz来观察一下35.47Ghz处Case2的单根线相位情况：注意到Case2在35.47Ghz处，两个单根线的相位差已经接近180°，此时本来是差分传输的信号在这个频点已经完全的转换成了共模信号，所以对于差分信号传输来说，这个是传输的最低点。6.     相位差的来源现在我们已经清楚的知道，Case2的问题是由于相位差引起的，那么这个相位差从哪里来的？不要忘了我们的走线可是完全等长的。上面的分析结果中有提到，对于Case2，绕线的那根线损耗明显小于另外一根，这也说明一个问题，就是绕线的一根走过了

8、较短的距离