差動對一定要兩兩靠近嗎?

By | 23 11 月, 2020

公司裡最近好多人問了筆者一些差動對的問題,這些問題當下讓我覺得很困惑,後來我發現原來是他們以為Differential pair一定要走side by side。 

 

讓我們來回顧差動訊號(1):單端傳輸與差動傳輸?一文,差動對的定義為: 

 

差動對傳輸系統使用兩條訊號線同時傳輸訊號,在正常使用情況下,其有兩項特點: 

1.訊號大小相同 

2.訊號方向相反,也就是一正一負 

其實在物理特性上就是兩條線 

1.長度相等 

2.線寬要一樣(阻抗) 

因為只有達成這兩樣,才有可能有相同的訊號大小(因為長度、阻抗一致)而且才可以有完美的一正一負(Delay一樣) 

 

所以,Differetial pair的設計其實是不需要兩條線”耦合”的。 

 

讓我們來看個簡單的範例: 

下圖有兩條50歐姆傳輸線,彼此完全獨立。 

我們從TDR、Return loss、Insertion loss以及Smith Chart中皆可得知其阻抗可以匹配到100歐姆。

從時域分析來看,也是可以有完美的Differential的響應。 

所以無論這兩條線怎麼走,只要你可以控制它們等長以及阻抗相同,則它們就是Differential。 

 

But,這樣會使得Differential pair的雜訊抑制能力變差! 

可以看到藍色線是其中一條線被干擾後的結果,Differential的特性已經變差了! 

其實筆者是想透過本文跟大家說,Differential pair沒有一定要side by side,只要它們等長、阻抗也一樣,不管這兩條線在哪裡,是不是走不同層,都沒關係。 

不過筆者還是建議side by side走,因為這樣在設計上會相對簡單很多;如果走不同層,要去控制兩條線的delay甚至是via數量,其實還蠻麻煩的。