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PCB设计解惑-差分信号剖析(12)

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GND

 

由[35]可知,任何讯号都会有回流电流,整体形成一个封闭回路,如下图  :

 

而电流流经封闭回路的磁场,会构成磁通量,其磁通量与电流的比值,便构成了电感,而电感又与感抗有关[12, 36]。

 

由上式可知,回路面积与感抗成正比,若回路面积越小,则感抗就越小。而由[38-39]可知,低频讯号的回流电流,会走最小电阻路径。而高频讯号的回流电流,会走最小感抗路径,如下图[39] :

 

前述已知,回路面积越小,则感抗就越小,亦即高频讯号的回流电流,会走可以构成最小回路面积的路径。因此,如上图,虽然高频讯号的回流路径,比低频讯号的回流路径来得长,但整体构成的回路面积较小,所以我们得知,高频讯号的回流电流,会直接沿着原讯号路径[38]。

而由仿真结果也证实,当讯号为低频时,其回流电流只集中在 Load到 Source这段路径,但当讯号为高频时,其回流电流会集中在原路径下方[38]。

 

然而由下图可知,其差分讯号的回流电流,亦即 GND Current,却几乎为零。那么,是否差分信号不需要 GND作为回流路径,直接以彼此为回流路径[1,5]

 

由[5]可知,差分线除了有对地的耦合之外,还存在相互之间的耦合,

 

而前述可知,高频讯号的回流电流,会走可以构成最小回路面积的路径。换言之,能使差分讯号拥有最小回路面积的路径,便是回流路径。



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