关于PCB高速差分信号的布线技巧

问：在 PCB设计 上靠近平行走高速差分信号线对的时候，在阻抗匹配的情况下，由于两线的相互耦合，会带来很多好处。但是有观点认为这样会增大信号的衰减，影响传输距离，为什么？我在一些地方的评估板上看到高速布线有的尽量靠近且平行，而有的却有意的使两线距离忽远忽近，哪一种效果会更好？我的信号1GHz以上，阻抗为50欧姆。在用软件计算时，差分线对也是以50欧姆来计算吗？还是以100欧姆来算？接收端差分线对之间可否加一匹配电阻？

答：会使高频信号能量衰减的原因一是导体本身的电阻特性（conductor loss），包括集肤效应（skin effect），另一是介电物质的dielectric loss。 

这两种因子在电磁理论分析传输线效应（transmission line effect）时， 可看出他们对信号衰减的影响程度。差分线的耦合是会影响各自的特性阻抗， 变的较小，根据分压原理（voltage divider）这会使信号源送到线上的电压小一点。至于，因耦合而使信号衰减的理论分析我并没有看过，所以我无法评论。 

对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗（differential impedance）的值，此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近，差分阻抗就会不一致，就会影响信号完整性（signal integrity）及时间延迟（timing delay）。差分阻抗的计算是 2（Z11 – Z12），其中，Z11是走线本身的特性阻抗，Z12是两条差分线间因为耦合而产生的阻抗，与线距有关。

所以，要设计差分阻抗为100欧姆时，走线本身的特性阻抗一定要稍大于50欧姆。至于要大多少，可用仿真软件算出来。接收端差分线对间的匹配电阻通常会加，其值应等于差分阻抗的值。 

这样信号品质会好些。

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