差分相關(guān)的基礎(chǔ)知識

差分對與差分信號

從理論上說，差分對可以是任意兩條傳輸線。這兩條傳輸線沒有要求，不一定需要緊耦合；這兩條傳輸線不一定傳輸差分信號，可以傳輸單獨(dú)信號；這兩條傳輸線之間如果有耦合，會相互影響。

差分對和差分線是有區(qū)別的，差分線是兩條存在耦合且平行等長的傳輸線，用來傳輸相位差180度的信號。

單端信號與差分信號

當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動信號在一條傳輸線上傳輸，信號線和返回路徑會存在一個信號電壓，這個就是單端信號；當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動信號在差分對上傳輸，除了各自的單端信號，還有兩條信號線存在壓差，這就是差分信號。

單端信號在一根傳輸線上傳輸，多個單端信號共享同一個“接地”平面。一旦信號線上有微小的壓差，就會產(chǎn)生電流，這微弱的電流也會對使信號發(fā)生干擾。同時，單端信號對地電壓會發(fā)生波動，這種波動會影響信號的幅度，從而信號質(zhì)量會大大降低。

差分信號對地電壓也會產(chǎn)生波動，但由于差分信號是兩個相等但極性相反的信號，接收器是檢查終端兩個信號之間的電壓差，差分信號最大的能力就是處理信號傳輸過程中對地產(chǎn)生的波動。

單端信號與差分信號的最大區(qū)別：抗干擾性。

差分信號與共模信號

差分對不僅可以傳輸單端信號，還可以傳輸差分信號和共模信號。

差分信號用兩條信號線上的電壓差表示：

共模信號用兩條信號線上的平均電壓表示：

Vp表示線1相對于其返回路徑的信號電壓

Vn表示線2相對于其返回路徑的信號電壓

從仿真結(jié)果看出：單端信號相同電壓幅值，差分信號的峰峰值是單端信號的兩倍。理想情況下，共模信號為零。

奇模阻抗和偶模阻抗

差分阻抗是指差分信號在差分對里傳輸感受到的阻抗；無耦合時，差分阻抗還可以認(rèn)為是兩條單端信號等效阻抗的串聯(lián)。這里的單端信號阻抗，還可以叫做奇模阻抗，所謂的奇模阻抗是指奇模狀態(tài)時單端信號感受到的阻抗。這里的奇模狀態(tài)是指差分對上傳輸差分信號（兩個相等但極性相反的信號）。

共模阻抗是指共模信號在差分對里傳輸感受到的阻抗；無耦合時，偶模阻抗還可以認(rèn)為是兩條單端信號等效阻抗的并聯(lián)。這里的單端信號阻抗，還可以叫做偶模阻抗，所謂的偶模阻抗是指偶模狀態(tài)下單端信號感受到的阻抗。這里的偶模狀態(tài)是指差分對上傳輸共模信號（兩個相等且極性相同的信號）。

不同的模態(tài)下，奇模阻抗和偶模阻抗是指差分對其中一條傳輸線的阻抗。

一般情況下，偶模阻抗大于奇模阻抗，奇模阻抗小于單端阻抗。

下圖為Polar 軟件計(jì)算出的單端阻抗50 ohm，用相關(guān)軟件仿真對比的結(jié)果。

偶模阻抗為52.179 ohm，單端阻抗為50.01 ohm，奇模阻抗為47.724 ohm。

這里需要注意的上面的數(shù)據(jù)是差分對線間距（Gap值）是2W，線間距的變化，偶模和奇模阻抗也會發(fā)生變化。

線間距變小，偶模阻抗變大，奇模阻抗變小；線間距變大，偶模阻抗變小，奇模阻抗變大。

以上都是針對表層走線來進(jìn)行仿真驗(yàn)證，內(nèi)層走線也是相關(guān)規(guī)律。