差动信号最佳实践

　　差动线之间失衡的其它潜在促进因素包括板线路和连接器。在两种情况下，阻抗和匹配可能取决于考虑到的频率。设计人员应考虑预期信号和电噪声环境的频率组成。

　　传输线长度

　　信号线长度不同是差模到共模噪声转换的另一个原因。如果噪声耦合至两个完全平衡线的程度相等，但是噪声信号到达差动接收机的时间稍有不同，则它被视作非零差动噪声。随着频率带宽的增加，这成为一个严重问题。

　　VA = + ½ VSIGNAL + VNOISE = + ½ VSIGNAL + A sin [ωt]
　　VB = - ½ VSIGNAL + VNOISE’ = - ½ VSIGNAL + A sin [ω(t+Δt)]
　　VA - VB = VSIGNAL + A {sin [ωt] - sin [ω(t+Δt)] }

　　当Δt对应于噪声频率180度改变时，这会产生最糟糕的情况，即所产生差动噪声大小为初始共模噪声的两倍。但是，即使是小相移，也会引起大部分的共模到差模转换。例如，十分之一弧度相移(约6度)，会使约10%的共模噪声表现为差动信号。　　

 

　　例如，假设USB 2.0设备的差动接收机拥有至少1GHz的带宽，用于接收480Mbps数据。如果1GHz噪声耦合到差动线，3mm的长度差异相当于约15皮秒的时间差，约为两条线之间十分之一相移弧度。这会使1GHz噪声的10%表现为差动电压，引起接收机状态的意外切换。对于一些低频标准来说，例如：RS-485或者CAN等，接收机带宽以及由此产生的线长度等敏感性相应降低。

　　闲置和跨接期间抗扰性降低

　　当总线被主动驱动至有效逻辑状态时，驱动器输出水平远高于接收机阈值水平。这种差异可确保，即使信号因电损耗或一定的差动噪声水平而衰减，其发送状态也将被正确接收。但是，当没有驱动器在主动发送时，总线更易受到差动噪声引起的信号破坏的影响。当差动信号进入接收机阈值附近时，在从一个有效状态转换至另一个状态期间可能出现以上同样的情况。不管是在哪种情况下，相对较小的差动噪声可能立刻意外触发接收机从一个输出状态转换到另一个状态。在这些关键时间内，接收机滞后可提供一种抗噪方法。

　　滞后方法提高抗噪性

　　接收机阈值滞后降低了差动接收机对信号线路上电噪声的敏感性。必须控制阈值级别之间的间隔大小，以保证接收机的整体敏感性仍然能够达到标准的要求。因此，接收机滞后(单位通常为mV)是衡量所有特殊收发器或者PHY差动噪声抑制性能的一个指标。当对噪声环境有疑虑时，设计人员应考虑接收机滞后。

　　结论

　　总之，设计人员应评估其差动网络中可能出现问题的几个缘由，包括线缆、连接器和保护器件以及收发器本身。差动信号线上每个组件的阻抗容限应不超过总失衡预算。在一小部分最短波长范围内，所有差动信号的传输线长度必须相等。板布局和连接器针脚安排很重要，特别是在高频网络情况下。最后，为高噪声应用选择更大滞后的差动接收机。这些步骤可帮助确保即使在高噪声环境下应用也能获得可靠的通信质量。

　　参考文献：

　　[1] Texas Instruments.RS-485[EB/OL]http://www.ti.com/rs485-ca
　　[2] Texas Instruments. CAN Transceivers[EB/OL]http://www.ti.com/can-ca
　　[3] Texas Instruments.Interface[EB/OL]http://www.ti.com/interface-ca