什么是差分線

差分線用通俗的話講，用兩條平行的、等長的走線傳輸相位差180度的同一信號。

說白了，就是一根線傳輸正信號，一根線傳輸負信號。正信號減去負信號，得到2倍強度的有用信號。而兩根線路上的干擾信號是一樣的，相減之后干擾信號就沒了。

差分線的原理，正減去負等于2倍正

差分線有什么用

使用差分線是為了抗干擾，從兩個角度可以說明它的優點。

第一， 在相同電平幅度的信號中，差分線的峰峰值是單端線的兩倍。

第二， 在相同的電路環境中，由于單端走線參考的是地平面，對于外界的干擾，受到的影響和地平面上受到的同一干擾表現差異很大，導致它在走線上的干擾和回流路徑中的干擾無法相互抵消（單端走線電壓基準為地平面）；而差分線由于是平行等長走線，在相同的電路環境中，兩條走線的耦合度很高，在受到同一干擾源時，兩天線上的干擾程度接近，而差分線電壓基準點為對應的另外一條走線，而不是地平面，對于共模干擾有較好的抑制能力。

哪些地方用到差分線

差分線想要更高的抗干擾能力，來獲得低的誤碼率，提升傳輸速率，但他需要比單端線對一條額外的線作為信號的回流線。

所以，只有在追求更高的傳輸速率或者更強的抗干擾能力的設計中才會不惜增加電路線的數量來保證傳輸的速率和更強的抗干擾能力。

MIPI的信號走線

長距離傳輸，網線，485，CAN

差分線為了適應不同的功能需求，對于一些方面做了傾斜。比如：485、CAN，為了追求更遠的傳輸距離，在使用差分走線的情況下還提高的傳輸電平（RS485： -7V至+12V之間 CAN 5V），降低了傳輸速率（RS485：小于10Mbps CAN：小于1Mbps）。

而電腦端連接的網線使用差分雙絞線，由于傳輸距離小于485、CAN等總線，電壓相對較低只有3V左右，傳輸速率可達到1Gbps，而雙絞電話線由于需要帶負載，電壓高達48V（高內阻），傳輸速率也較網線要低。

網線，每一對差分線都擰在一起

高速傳輸， USB3.0、MIPI、LVDS、SATA

差分線在用于高速傳輸時，電壓幅度很低，MIPI在高速模式下（1Gbps以上）電壓僅有200mV。在慢速模式下也只有1.2V的電壓差。

那為什么在高速傳輸中電壓往往會很低呢？原因就是為了獲得更短的上升沿時間，信號質量的好壞，很重要的一個衡量因素就是眼圖，只有眼睛睜得越開，信號質量就越好！在相同的電平下，差分走線的上升沿時間是單端走線的1/2，所以傳輸速率比單端走線高，何況差分走線抗干擾能力更強。

SATA數據線，2組，每組里面有2根線

差分線做的好不好，要看眼圖

主要是看正負兩個信號之間的差別大不大。大了就起不到差分信號的作用了。

差分線做的好，眼圖的眼睛就瞪的大。后面我們會專門寫寫眼圖的文章。

高速差分線設計的硬件要求

差分走線中我們需遵循如下原則：

第一：等長

只有走線嚴格意義上的等長才會在信號才能在同一時間到達接收端（默認兩天走線的，在電路板上的介電常數完全一致），文章開頭就定義，差分走線實際傳輸的是相位差180度的信號，最簡單的能保證相位同步的方式就是等長走線。

第二：差分阻抗連續

阻抗值只有在終端匹配中才被提及，對于差分傳輸線，理論上來說，信號只知道此時此刻傳輸點上面的阻抗值，它并不在意遠端是什么樣的阻抗。但在信號傳輸過程中，阻抗不匹配會發生反射，導致EMI問題，所以走線才會管控和中斷匹配的走線阻抗。

差分線模型

差分線和等長的關系

差分線一定有要求等長，但等長的走線不一定都是差分線，等長是讓不同的數據同時到達。像MIPI就是等長+差分（兩根線傳一個數據），而DDR只有等長沒有差分（一根線傳一個數據）。

對于DDR EMMC 等并行高速數據總線也需要嚴格管控等長，只有等長，并行線的信號才能同相位到達接收端，才能實現真正意義上的并行傳輸。

本文轉載自：燚智能

審核編輯：何安