本文是我們差分對系列的第一部分。它由我們的設計和裝配部門總經(jīng)理Atar Mittal撰寫。

在第一部分中，我們將討論：

• 單端線
• 差分對線
• 耦合系數(shù)
• 差分和共模信號
• 差分和奇數(shù)模式信號

單端線

在我們的PCB傳輸線系列中，我們確定單端傳輸線可以建模如下：

之間的關(guān)系線上任何一點的電壓和電流由下式給出：

其中'Z0'是線路的特征（或瞬時）阻抗。對于無損或幾乎無損的線，我們看到'Z0'由下式給出：

其中'L0'和'C0'分別是線的每單位長度（pul）的電感和電容。

差分對線

一對線可以建模如下：

我們在此假設該對的兩條線是相同且均勻的。并且它們在整個生產(chǎn)線上具有相同的分離。這些正是指定為差分對的一對線的特性。

當我們有一對彼此靠近的線時，可以說在線存在電流2將在線路1中感應出一些電壓，線路1中的電流將在線路2中感應出一些電壓。因此，線路1的電壓'V1'不僅取決于線路1中的電流'I1'（通過阻抗'Z0'）第1行）。它還將依賴于線2中的電流'I2'通過線1和線2之間的耦合或互阻'Zm'。這種情況可以用下面的等式表示：

其中'Zse'是第1行的特征阻抗，'Zm'是第1行和第2行之間的相互或耦合阻抗。

兩條線之間的耦合

類似于第2行（差分對），與第1行相同，我們可以寫出以下等式：/p>

互阻抗'Zm'是由于兩條線之間的耦合而產(chǎn)生的。最重要的耦合劑是'Lm'，互感脈沖和'Cm'，第1和第2行之間的突變電容脈沖。

更緊密的是兩條線相互連接，耦合更大它們之間。實際上，如果線之間的間隔'S'減小，則所有三個參數(shù)的值 - 'Lm'，'Cm'和'Zm' - 增加。

等式（3）和（ 4）對于線1上的任何點和線2上的對應點都是如此。對于均勻的差分對，'Zse'和'Zm'在差分對的每個位置具有相同的值。

耦合系數(shù)

由于'Zm'提供從一條線耦合到另一條線的信號電壓的大小，對于通過其自己的'Zse'貢獻的信號，我們可以將比率'Zm/Zse'定義為差分對的兩條線之間的耦合系數(shù)：

差分和共模信號

奇數(shù)和偶數(shù)模式

讓'V1'和'V2'成為信號電壓和'I1'和'I2'是差分對的兩條線中的信號電流，其特征在于阻抗'Zse'和'Zm'。我們知道這六個量通過等式（3）和（4）相關(guān)。

信號電壓'V1'和'V2'的差異稱為差分信號'Vdiff'。其中一半也稱為奇模式信號：

'V1'的平均值'V2'稱為共模信號'Vcom'。它也被稱為偶模式信號：

從5和6開始，我們可以用'Vdiff'表示'V1'和'V2' 'Vcom'如下：

這些等式表示任意兩個任意信號值的普遍事實'V1'和'V2'總是表示為并因此根據(jù)公共（或偶數(shù)）模式信號和差分（或奇數(shù)）模式信號進行分析。

此外，等式（7a） （7b）還允許我們認為'V'或'V''中'V'或'V''信號的一部分是“偏置”，差分模式（或奇數(shù)模式）信號'+ Vodd'和'-Vodd'騎行導致'V1'和'V2'。這種觀點是差分信號分析最重要的方面。

傳播時變信號

此時，我們繼續(xù)進行概念分析，讓我們記住，使用傳輸線 - 單端或差分 - 是將時變信號 - 通常是高速數(shù)字信號或高頻模擬信號 - 從一個地方傳播到另一個地方。它是構(gòu)成信息的時變信號。靜態(tài)電壓和電流沒有任何信息。

因此，看看上面的等式（7a）和（7b），我們需要強調(diào)'Vcom'（或'Veven'）只是一種偏見差分對的兩條線上的電壓。主信號是差分信號（'V1-V2'）。其中一半添加到第1行，通常稱為正線。它由信號名稱中的后綴“+”或“P”標識。從線2中減去另一半，通常稱為負線，并在其上的信號名稱中用后綴' - '或'N'標識，以在信號發(fā)送器端構(gòu)成'V1'和'V2'。

目的地

在目的地，兩條線路進入差分接收器的輸入端，檢測到差異（'V1 - V2'）在兩條線上的信號幅度作為真實信號。因此，在此過程中拒絕任何共模信號 - 故意交流偏壓和/或共模噪聲。

這種抑制共模信號的能力以及差分信號中的任何共模噪聲使其遠遠優(yōu)越單端信令，沒有辦法將噪聲與實際信號分開。

說完這個，我們可能會認為我們需要更深入地分析差分或奇數(shù)模式忽略共同模式。但是，我們不要忘記，當信號在線路上傳播時，它們會懷疑各種噪聲會疊加在它們上面。這可能會不利地影響信號完整性。因此，雖然差分對線對信號的差分（即奇數(shù)）部分的響應是我們主要關(guān)注的問題，但我們還必須分析差分對對公共（或偶數(shù)）模式信號的響應。

差分和奇數(shù)模式信號

我們現(xiàn)在將分析差分對，當我們只發(fā)送奇數(shù)模式信號時 - 沒有任何共同點模式部分。

在這種情況下，由于'Vcom = Veven = 0'，我們來自（7a）和（7b）：

由于這些行是相同的，我們將'I2 = -I'使'I1 + I2 = 0'。因此，返回路徑中的電流將為零。

等式（3）或（4）現(xiàn)在給出：

我們像往常一樣，將'Vodd/Iodd'的比率定義為線的奇模阻抗：

現(xiàn)在'Zm = K.Zse'其中'K'是耦合系數(shù)。

由此可見，奇模阻抗小于單線的單端阻抗'Zse'且大于'Zm'（或“兩對”之間的耦合），'Zodd'與'Z0'的關(guān)系較小。

在下一篇文章中，我們將討論差分阻抗和偶數(shù)或共模。