PCB设计解惑-差分信号剖析（5）

Separation

由[23]可知，差分讯号的阻抗，与间距会有关系，如下图[27] :

因此差分讯号的间距要维持固定，否则会因阻抗不连续而产生反射，进而导致EMI幅射干扰加大[12]。

另外，差分讯号的间距，不只与阻抗有关，也牵扯到抗干扰能力，我们以下图作说明。

B跟 C为差分讯号，而 A为邻近的讯号，当 A 跟 B、C靠得很近时，亦即 S1很小时，A会把能量耦合到 B跟 C，以 S 参数表示，A耦合到 B为 SBA，A耦合到C为 SCA。如果 B与 C 靠得很近，亦即 S2很小，则 SBA = SCA，而又因为 B跟 C的讯号方向相反，所以 SBA跟 SCA是等量又反向，会彼此完全相消，因而将 A对于 B、 C的干扰降到最低。然而，若 B与 C离得很远，亦即 S2很大，则 SBA > SCA，那么 SBA跟 SCA便无法完全相消，此时 B会受 A的干扰。由此可知，若差分讯号要具有最佳的抗干扰能力，则间距必须越小越好。当然，由前述可知，间距越小，其阻抗就越小，这会使阻抗无法控制得宜，因此，更精确一点讲，在符合阻抗控制的前提下，其间距必须越小越好，这样才可有较佳的抗干扰能力。

另外由前述可知，差分讯号可以减少磁场份量，以及减少发散向外的电场，进而降低 EMI辐射干扰。然而，倘若 S2过大，则磁场无法完全相消，且彼此间所产生的电场，也会因耦合量降低，进而增加发散向外的电场，导致 EMI辐射干扰加大，因此，在符合阻抗控制的前提下，其间距必须越小越好，这样才可有较小的 EMI辐射干扰。

而前述提到，因此通常会针对长度较短的走线，额外再增加长度，使其差分讯号达到等长的目的，如下图  :

但由上图绿圈处可知，虽然等长目的达到了，但会因间距加大，导致阻抗不连续，抗干扰能力降低，以及 EMI辐射干扰加大，该如何取舍呢

前述说过，差分讯号不等长，会造成逻辑判断错误，而由[4]可知，间距不固定对逻辑判断的影响，几乎是微乎其微。而阻抗方面，间距不固定虽然会有变化，但其变化通常在 10%以内，只相当于一个过孔的影响。至于 EMI幅射干扰的增加，与抗干扰能力的下降，可在间距变化之处，用 GND Fill技巧，并多打过孔直接连到 Main GND，以减少 EMI幅射干扰，以及被干扰的机会[24]。如前述，差分讯号最重要的就是要等长，因此若无法兼顾固定间距与等长，则需以等长为优先考虑。