差分對(duì)參考平面是強(qiáng)制性的還是被排除在PCB之外？讓我們清除一些關(guān)于這個(gè)經(jīng)常爭(zhēng)論的話題的疑問(wèn)。

什么是差分對(duì)參考平面

差分對(duì)參考平面是指接地銅多邊形，它位于差分對(duì)信號(hào)的相鄰層中。從理論上講，參考平面用作信號(hào)的接地返回路徑，以最大程度地減少電磁干擾（EMI）。

參考平面與差分對(duì)走線所連接的收發(fā)器芯片共享相同的接地連接。它通常用于涉及差分信號(hào)的設(shè)計(jì)中，例如USB，SATA，HDMI和PCIe。

對(duì)于差分信號(hào)的參考平面的需求一直存在疑問(wèn)。為了理解這個(gè)問(wèn)題，讓我們回到差分信號(hào)的定義。差分信號(hào)通過(guò)在信號(hào)極性相反的兩條銅走線上傳輸數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)揮作用。

例如，邏輯“ 1”由正跡線上的+ 3.3V和負(fù)跡線上的-3.3V表示。這種信令的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)完整性不受共模噪聲的影響。接收器僅需要比較兩個(gè)信號(hào)之間的差異即可確定數(shù)據(jù)包的值。

從理論上講，信號(hào)對(duì)的兩條信號(hào)線都相互抵消，因此不會(huì)產(chǎn)生返回電流。這是否意味著因?yàn)闆]有電流流過(guò)地面，所以不需要參考平面？

在理想情況下，您不需要參考平面。但是，您會(huì)意識(shí)到世界不是理想的，電子設(shè)計(jì)也不是理想的。

除非PCB上的兩條走線完全相同且長(zhǎng)度相似，否則信號(hào)的幅值將略有不同。這將導(dǎo)致少量電流流過(guò)地面。無(wú)論您是否有參考平面，電流都會(huì)流過(guò)一個(gè)完整的環(huán)路并流經(jīng)阻抗最小的路徑。如果沒有專門用于差分信號(hào)的參考平面，則返回電流會(huì)增加EMI的風(fēng)險(xiǎn)。

您可能會(huì)因?yàn)闆]有用于低速差分信號(hào)（例如RS485）的接地層而逃脫。但是，當(dāng)您處理USB和PCIe等高速差分信號(hào)時(shí)，必須使用參考平面，但這是完全不同的原因。

當(dāng)信號(hào)傳輸速率很高時(shí)，電噪聲將耦合到相鄰的跡線或平面中。放置在差分對(duì)下方的接地層很方便，可以減輕高速傳輸引起的EMI影響。接地層應(yīng)限于差分對(duì)的區(qū)域，該區(qū)域應(yīng)彼此靠近放置以限制電流環(huán)路面積。

差分對(duì)參考平面準(zhǔn)則

路由差分對(duì)信號(hào)時(shí)，不存在忽略參考平面的風(fēng)險(xiǎn)。話雖如此，您將需要正確設(shè)計(jì)參考平面或?qū)⒏鄦?wèn)題引入電路。

參考平面應(yīng)為連續(xù)的銅平面，該平面應(yīng)低于差分信號(hào)并連接到收發(fā)器IC的同一數(shù)字地。避免平面不連續(xù)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的返回路徑并增加EMI的可能性。如果不可避免，請(qǐng)使用交流電容器在信號(hào)對(duì)下方的兩個(gè)平面之間連接。交流電容器將為高速差分信號(hào)的返回電流形成低阻抗路徑。

至于獲得參考平面的精確區(qū)域，可以使用PCB設(shè)計(jì)軟件來(lái)幫助。因此，不要忽略差分對(duì)參考平面，因?yàn)榘踩群蠡诤谩?/span>