RS485（二）：差分信号

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一、差分信号定义

        差分信号是一种信号传输技术，它通过两根线上传输的信号来工作，这两个信号的振幅相等且相位相反；差分信号的接收端通过比较这两个电压的差值来判断发送的是逻辑 0 还是逻辑 1 。

二、差分信号优点

差分信号和普通的单端信号走线相比，优点体现在以下三个方面：

1. 抗干扰能力强。因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端只是关心两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消；
2. 可有效抑制 EMI。由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少；
3. 时序定位精确。由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。

三、PCB连线要求

等长、等距、尽量靠近、尽量同层减少过孔

• 等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性，减少共模分量；两根差分线之间的间距必须在整个长度上保持恒定；
• 等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致，减少反射。差摸阻抗随着耦合程度的不同发生变化。耦合程度与走线间距有关；
• 尽量靠近原则是差分走线的要求之一。差分线彼此靠近，靠越近，回路面积越小，走线下面感应电流的回路面积也越小，对EMI控制也好。差分走线的主要回流路径还是存在于地平面；
• 差分走线要求在同一板层上，因为不同层之间的阻抗、过孔等差别会降低差模传输的效果而引入共模噪声；
• 尽量减少过孔，过孔多会引起线路不连续的因素；
• 避免导致阻值不连续性的90度走线，可用圆弧或45度折线来走线。

四、常见误区

误区1：

差分信号不需要地平面作为回流路径，或者认为差分走线彼此为对方提供回流途径

误区2：

保持等间距比匹配线长更重要

        在实际的PCB布线中，往往不能同时满足差分设计的要求。由于管脚分布，过孔，以及走线空间等因素存在，必须通过适当的绕线才能达到线长匹配的目的，但带来的结果必然是差分对的部分区域无法平行。PCB 差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长，其它的规则都可以根据设计要求和实际应用进行灵活处理，

误区3：

差分走线一定要靠的很近