差分线十问-篇章1

本文原创：硬件大熊，作者：雕塑者，技术交流群 谢小凡

01 什么是差分线？

两条传输线，传输两个相位相反的信号，就叫差分传输，也叫奇模传输，这两条传输线构成的系统叫做差分线，它们的阻抗称为差分阻抗。

定义只有一个核心：两条线，传输相位相反信号，这就是差分线，它没有定义差分线要平行，也没有定义差分阻抗。

02 差分线要平行？可以不平行吗？

差分线平行走线，一是为了提高抗干扰能力，二是保证阻抗连续性，其实本质是保证了两条线耦合程度不变，从而保证了阻抗连续性。

那可以不平行吗？

当然是可以，差分线定义并没有平行这要求。当不平行走线的时候，我们只需要保证不平行的地方间距大于5W以上，同时保证单线阻抗一致，且保证两条线受到外界干扰很小，就可以不平行走线，也可以不用耦合在一起。比如测试夹具通常的处理，如下图USB3.0的夹具，出来后就变成单端走线，阻抗控制50欧姆：

实际上，根据定义，就算我们飞线2条，比如用同轴线，最后他们汇集到接收端，这样的2条线他也是差分传输。我们要求的平行，是为了大多数情况下，工程能够实现。

03 差分线要等长？可以不等长吗？

答案是不可以，差分线物理规则最重要的要求就是等长。

根据定义，接收端是将两条线的信号做差，我们实际的信号是梯形波，都有上升下降时间，当2条线不等长的时候，他们相位就会有误差，当长度相差过大的时候，甚至会将作差后的结果从0变成1。如下图：理想的应该是波峰对波谷，这样代表1。

极限情况，假如此时紫色波形因为长度长了或者短了，现在的波谷变成波峰，相位差180度，那么他俩作差就是代表0，此时传输错误。

当然上面例子是极端情况，即使没有相差那么大，比如相位差了30度，它也会对眼图影响很大，差模分量会转变为共模分量，且共模抗扰能力会大大下降。

所以我认为差分线中最重要的指标就是等长，一般都要求对内5mil，最大10mil误差。

04 差分阻抗为什么是100欧姆？

这个和单端50欧姆是对应的，以前这么用，就一直沿用了。我们也会看到90欧姆的，85欧姆的，这些和连接器有关系，和主芯片有关系。

05 差分对可以不走同层吗？

答案是可以，且理论上走上下两层比同层更优，首先BGA出线容易，最重要的是玻纤效应，不同层可以大大减小玻纤效应。

但是实际工程因为加工工艺，叠层会有随机误差，无法保证上下两层走线能够准确重叠且影响非常大，故这种走线方式几乎不使用。

玻纤效应图