3種差分走線補償對比：為什么忌諱在末端補償？

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//差分線的優(yōu)勢//

差分線抗干擾能力強、信噪比高、輻射小、帶寬容量大等眾多優(yōu)點，所以在目前的高速鏈路設計中，都選取差分線作為通信方式。

差分線使用兩根走線傳輸一路信號，兩根線上攜帶的信息是相同的，但是信號的相位差是 180 度，這樣兩個線產(chǎn)生的場正好相互抵消，減少了輻射的產(chǎn)生。同時由于最終信號取兩根信號之差，所以當受到共模信號干擾時，兩根線所產(chǎn)生的噪聲幾乎相同，在接收端做差值時正好被抵消掉。

差分線對噪聲天生的抑制能力有效的提高通道的信噪比，大大的改善了通道的信息容量，使得差分線在 Gigabit 以上的通信領域得到廣泛應用。

//差分走線的幾種補償方式//

差分線跟單線傳輸相比，之所以具有眾多優(yōu)勢，是因為其采用了差動傳輸?shù)姆绞�，即兩根線要保持 180 度的相位差，即我們平時所說的要保持兩根線的電流大小相等、方向相反。任何原因造成的相位失配，都會影響差分線的性能，甚至造成不可預知的后果，所以在 layout 設計中，我們必須做到差分線的等長要求。當有相位失配(Phase mismatch)存在時，如何對差分線進行補償，選取的方法不同，得到的效果也會有很大的差異。

下面分幾種情況對差分線的補償方式做一個比較全面的剖析：

• Case 1: 使用一個大的 segment 就近補償。
• Case 2:  使用小的突起沿線補償。
• Case 3:  在走線的末端進行補償。
  

圖1 三種不同的差分線補償方式

根據(jù)一般經(jīng)驗，我們可以預測的到，Case 1 會造成大的阻抗不連續(xù)，Case 2 的目的正是為了減小這種阻抗不連續(xù)性，Case 3 則是比較避諱的方法，走線大部分地方相位沒辦法同步。下面的工作就是通過仿真工具對這三種方式作出一個具體的對比分析。

//仿真設置//

1）走線寬度 4.5mils，間距為 7.8mils。

2）調(diào)整疊層結構，使走線的阻抗保持在 100ohm，這里使用 Stripline，板材為 FR4, 介質(zhì)高度分別為 7.5mils 和 52.3mils。

3）仿真工具選用 ADS- Momentum RF，掃頻范圍 0-60Ghz，Port 設置如圖1，運行仿真，即可得到三種走線的模型。

//結果分析//

1）TDR 分析，測試脈沖 trise=20ps，參考阻抗 Z0=100ohm

結果和我們想象的一致，Case 1 和 Case 3 具有較大的阻抗變化，Case 2 的阻抗變化分布在比較長的范圍內(nèi)，所以整體變動比較小。

2）觀察一下反射曲線 – Return losses

從結果來看，Case 1 和 Case 3 的回路損耗均高于 Case 2，這個也是顯而易見。

3）傳輸參數(shù)的比較 – Insertion losses

插入損耗的曲線出乎我們的預料之內(nèi)，在 35Ghz 左右，Case 2 竟然出現(xiàn)了諧振點，Case 1 和Case 3 在 60Ghz 整個頻段內(nèi)竟然吻合的很好。

4）模式轉(zhuǎn)化 – mode conversion

上圖是差模轉(zhuǎn)化為共模的量，我們注意到，Case 2 中有大部分差模信號轉(zhuǎn)化為了共模信號，這也一定是 Case 2 插入損耗比較大的原因所在。

//原因分析//

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