高速差分讯号传输理论

时间： 2024-09-20 来源：万连科技（电子谷公众号）

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

差分信号的传输需要一对传输线来实现，那么这对传输线又叫做差分对。能够用单端传输线组成差分对的两条传输线。和单端传输线相类似，差分对传输有多种多样的横截面形状。下图我们列举了最常见的几种截面几何外形。

随着信号速率的提高，差分互连得到越来越多的应用。实际上差分对是具有耦合的传输线，其主要用的是差分信号的特征，用差分对来实现。差分信号利用两个输出驱动来驱动两条传输线。其中一根携带信号，另一根携带它的互补信号，两条传输线上面的压差就是需要传输的信息。在差分信号的传输过程中，主要是以两条传输线为传输载体，差分驱动器输出的是边缘能够对齐的两个信号，但是正好方向相反，如下图所示。两个高速信号分别传输，接收端在信号抵达接收器时对两个信号作差分检测，得到的差值就是差分信号。差分电路的好处是在于对称，包括传输线的长度对称，倘若做不到，差分信号转共模信号后会带来EMI和眼图等问题，上升沿速度越快，其对差分长度匹配要求越高.

差分讯号示意图

在接收端，线1的电压是V1，线2的电压是V2。通过放大器可以得到1和2之间的压差，由此可以恢复差分信号：

在上面的式子中，Vdiff——差分信号

V1——线1相对于共用返回路径的信号电压

V2——线2相对于共用返回路径的信号电压

除了差分信号，共模信号也是电路中存在的，其可以用两条线上的平均电压来表示，定义为：

在上面的式子中，Vcom——共模信号。

理想状态，共模信号被认为是没有变化的。共模信号由于不带有信息，所以不影响信号完整性和系统性能。所以接收端要想准确的接收差分信号，必须要有共模抑制的功能。除此之外，在一定条件下，差分传输的抗干扰能力好于单端信号，差分和共模信号分量都是属于高速信号，如下图所示，差分信号在-0.25到+0.25之间。因此传输线上的差分信号电压就是0.5V。

差分信号分量以及共模信号分量

差分传输之所以能够抗干扰，这是因为对两个单端信号进行差分检测的时候，其噪声有可能会抵消。只要外界对差分对中两个单端信号上的干扰基本一致，就不会影响差分信号的传输。所以无论采取何种走线方式，关键是要控制两条传输线周围环境基本一致，并尽量减少其他信号干扰。理想情况下，差分信号是正负对称的，其共模份量为零或者只有直流份量，如下图1所示。如果差分线的正负传输线长度不等，造成传输时间不一致，实际上就是信号在时间轴上的不对称，在终端负载电阻上就能观察到图2所示的波形。显然此时的正负波形不能严格对称，差分电路中的正负电流无法抵消，于是其电源中就有共模电流份量在流动。如果研究过EMI的人都知道，共模辐射是最难对付的。

图2

影响信号完整性的因素

有很多方面的因素都会影响信号的完整性。就像信号的上升时间缩短、不同的信号通道之间时延不一样、频率发生变化、互联通道没有达到理想状态以及外部环境发生变化等都会影响信号完整性。然而本质原因，是因为信号的上升时间缩短。这样的话，随着上升时间越来越短，传输信号中不可避免的就会产生更多的高频分量，由于高频分量与通道之间会产生相互影响，这样就有可能给信号带来许多不可预知的畸变。

几乎全部的信号完整性问题能够分成下面3种问题的影响：时序、噪声、电磁干扰。

在时序内对信号完整性进行研究其实就是一个比较复杂的领域。一个时钟内，肯定会发生一定量的操作，所以需要在时间预算中划分出一小段时间并把这些时间分配给各种不同的操作。虽然时序是影响信号完整性的一个因素，但是我们一般主要是对噪声部分的问题进行的研究。

噪声部分又可以分为阻抗不连续、耦合、串扰、反射、振铃等等，这些因素之间还会相互影响相互制约，所以对信号完整性的研究是一个综合平衡各种因素的过程。

差分电路的好处是在于对称，包括传输线的长度对称，倘若做不到，差分信号转共模信号后会带来EMI和眼图等问题。上升沿速度越快，对差分长度匹配要求越高。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由ll转载自万连科技（电子谷公众号），原文标题为:高速差分讯号传输理论，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【技术】光伏连接器的发展及技术特性

本文万连科技将为大家介绍光伏连接器的发展及技术特性。光伏电站中，要把大量的组件的电量汇集在一起，进入逆变器，必须依赖电缆和连接器，光伏连接器是光伏发电系统内组件、汇流箱、控制器和逆变器等各个部件之间相互连接的关键零件。

技术探讨发布时间 : 2023-02-28

【技术】简析电子连接器插针所使用的不同材料

电子连接器的功能实现离不开最重要的接触“点”——引脚。本文万连科技为您简要介绍电子连接器插针所使用的不同材料。

技术探讨发布时间 : 2023-03-25

【技术】1.0mm间距线对板连接器在无人机领域的关键应用

无人机(无人驾驶飞行器)在军事、民用和商业领域中的应用越来越广泛。本文万连科技将探讨1.0mm间距线对板连接器在无人机领域中的关键应用，以及它们在无人机电子系统中的重要性。

技术探讨发布时间 : 2023-06-14

广东万连科技有限公司是业界领先的连接方案提供商，致力于为中国制造业发展提供广泛适用性的连接器产品与技术导向型的国产方案服务，专注于接插件、FPC、线对板连接器、板对板连接器、排针排母、接线端子、工业连接器等设计研发，覆盖工业工控、汽车新能源、消费电子以及5G、医疗等多个领域。

线对板连接器 Wafer连接器简牛连接器牛角连接器 IDC连接器板对板连接器线对线连接器排针排母连接器欧式插座 Type-C连接器 IO类连接器 D-Sub连接器 HDMI Mini USB Micro USB 充电枪充电座充电桩储能连接器 PACK结构件大电流连接器电控组件电池连接器汽车信号连接器汽车端子光伏连接器工业连接器接线端子 FAKRA连接器圆形连接器矩形连接器重载连接器 PIDG端子线束 USB数据线通讯线束汽车线束高速线缆管材类工业线束 FFC排线 FPC排线 SAS背板连接器电源插座电源连接器多功能LED灯存储连接器开关连接器无尘拖链

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

展开

万连科技接插件产品选型表

万连科技推出接插件产品（连接器），包括端子、针座、胶壳，涵盖A2001、A1257、A1501、A1002、A2501、A1251、C3030、C4201等多个系列。 ①全系列产品外观是无LOGO设计，全系列针座电镀和线端端子电镀规格可全力配合生产。 ②外型紧凑，可减少系统尺寸和成本。 ③周身外壳具有强制锁定结构，可确保连接器完全插配，避免意外拔出。 ④承载电流大，最高可达15A，可以广泛满足消费电子、汽车、工业等多个领域的需求。

产品型号	品类	材质属性	间距(mm)	额定电流(A)	接插电阻(mΩ)	绝缘电阻(MΩ)	PIN位	描述
A2001HM-102S2	胶壳	PA66,UL94V-0	2.0mm	2A	20mΩ max	1000MΩ min	2Pin	Pitch2.00mm PH单排 Housing 2pin 无卤本色

选型表 - 万连科技立即选型

万连科技针对气囊传感器推出A2547线对板连接器，推动汽车安全创新

万连科技是连接器制造行业知名的企业之一，在气囊传感器领域，万连推出了优秀的A2547线对板连接器，其具有优秀稳定的性能，采用耐高温材料，同时可兼容替代MOLEX2.54CD-ROM线对板同PIN位端子连接器使用。

应用方案发布时间 : 2024-09-20

【元件】万连科技推出抗压防水、阻燃耐温的DP系列圆形航空插头，多芯配置，防水等级可达IP68

万连科技推出抗压防水、阻燃耐温的DP系列圆形航空插头。DP系列对接型圆形连接器其稳固螺旋锁定装置，密封性能良好，即使面对恶劣的户外天气环境也能保持良好的防水性能，产品在连接状态下可达到1P68防护等级。从而让您的工业设备保障正常运行而不受影响。

产品发布时间 : 2023-12-09

万连科技圆形连接器选型表

万连科技提供以下技术参数的圆形连接器的选型,型式:Male/Female,端接类型:焊接式/焊线成型式/焊线式/面板式/装配式,PIN数:2Pin~26Pin,安装方式:面板连接用/电缆连接用,额定电流:1A~25A,额定电压:400V/500V,耐电压:1200V/1500V,接触电阻:0.5/1/2.5/5,线规:0.75mm²~25mm²