差分信号之剖析与探讨.pdf深度剖析与探讨差分信号的优势，设计要点，走线等，非常专业，共46页。由于

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详细说明：深度剖析与探讨差分信号的优势，设计要点，走线等，非常专业，共46页。由于差分信号的逻辑判断,是仰赖两个信号的交点,如卜图[4: signal Signal Logic changes state 不像单端信号依靠高低两个电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDs( low voltage differential signaling)就是采用差分讯号型式[5-6],下图是 LVDS Connector的图片[刀 LYDS 30P/1.0 Pitch 第二个好处,可以有较小的EMI辐射干扰,由于数字信号在逻辑切换时,会因电压变换产生电场,进而产生EMI辐射,对邻近走线造成干扰[9,15],如下图 [12] 由于高速数字讯号逻辑切换速度越来越忺,而逻辑切换速度越快,则耗电流就越大,同时频率也越高,由[9可知,EMI辐射强度与电流大小,以及频率成正比, 这等同于更进一步加大了EMI辐射十扰。而由[11]可知,电磁波会有磁场与电场成份,这表示若能降低磁场或电场大小,便能减少EMI辐射干扰。 lectric Field (E) Magnetic Field(H) Wavelength (y) 而差分讯号所产生的磁场,会彼此相消,所产生的电场,会因彼此紧密地耦合在一起,进而减少发散向外的机会[8-10 H-field LK· cla ek ffap cause d b' Coupled Fields lclk trace H-field caused by 由于差分讯号可以减少磁场份量,以及减少发散向外的电场,进而降低EMI辐射干扰,这也是为什么高速数字讯号一般都用差分讯号[1 Almost co-located currents EM fields from each current cancels Results in weak far radiation field GNB Differential signaling 而差分讯号除了可以产生较小的EMI辐射十扰,同时也具备了较佳的抗十扰能力[16-17],我们以下图说明 Input Signal Output Sig Coupled ignals B跟C为差分讯号,而A为邻近的讯号,当A跟B、C靠得很近时,A会把能量耦合到B跟C,以S参数表小,A耦合到B为SBA,A耦合到C为SCA。当B 跟C很靠近时,则SBA=SCA,而又因为B跟C的讯号方向相反,所以SBA跟SCA 是等量又反向,亦即彼此相消,这就是为何差分讯号拥有较佳的抗干扰能力。而在射频电路中,相较亍发射讯号,接收讯弓多半很微弱,因此其接收路径多半采差分型式,以便获得较佳的抗干扰能力,避免灵敏度下降。 RF Receiver ANT SAW I ASM LNA 而为了得到良好的频谱利用率,到了数宇通讯时代,多半会利用IQ讲号,来达到SSB( Single- Sideband)的调变方式[16],而因为IQ讯号会影响到调变与解调的精确度,因此不管是发射还接收电路,其1Q讯号都会走差分形式,避免调变与解调精确度,因噪声十扰而下降[16]。 PA_ONO REF 24 TX ON. TX I 24 H4LP-CHO _OUT_PIAE5 24 PRX_C_Mo 631Q_ M_CHO .>TX QM 24 PRX_G_PO Q旧CHD Q OUT P C>TX QP 24 RX GPS』LM| ORX GPS I P L1L_IM_CH K4LIP_CHI USBPHY DP USB-HS D_ P ORX_GPS_O_Mo Q IM CH USBPHY DN B22 c> USB-HS D 7 180 90 90 180 由前述已知,差分信号的逻辑判断,是仰赖两个信号的交点,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,如下图左。然而倘若该差分信号长度不相等, 则会因相位差之故,导致切换电压的时间点不同,如下图右的黄圈处,进而使得逻辑判断锆误[4」。 Logic Changes State Logic Changes signal Correct State Switching Point Signal Signal Signal 另外,由前述已知,数字信号在逻辑切换时,会因电压变换产生电场,进而宀生 EMI辐射,对邻近走线造成干扰,如下图[12] ( 428.B) 但差分讯号所产生的电场,会因彼此紧密地耦合在一起,进而减少发散向外的机会,进而减少EMI幅射干扰,如下图左。然而倘若该差分信号长度不相等,如下图右,此时 Length2为单端讯号,亦即逻辑切换瞬间所产生的电场,会发散向外,产生EMI辐射十扰。若 Length2越长,表小该差分讯号的相位差越大其切换噪声的脉冲宽度就越宽,维持时间就越长[4 … Difference Difference yd yang Degree Degree Length 2 Length 1 同时也由前述已知,邻近噪声对差分讯号的耦合量,会彼此相消,因而提高抗干扰能力,然而倘岩该差分信号长度不相等,如下图,则此时 Length2为单端信号,A耦合到 Length2的能量无法消除,亦即B会很容易被A干扰。 A ength 2 ength 1 而前述已知,为了得到良好的频谱利用率,到了数字通讯时代,多半会利用1Q 讯号,来达到SSB( Single-Sideband)的调变方式,亦即频谱上只能有一个 Sideband,如下图[16] Farrier Position Upper o Garner sidebar Oer Poston s■eham山 Of error 且IQ讯号都会走差分形式,避免调变与解调精确度,因噪声干扰而下降,亦即会有I、I、Q、Q四条讯号,如下图 180 90 90 O+o 180

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