差動(dòng)信號(hào)最佳實(shí)踐

　　差動(dòng)線之間失衡的其它潛在促進(jìn)因素包括板線路和連接器。在兩種情況下，阻抗和匹配可能取決于考慮到的頻率。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮預(yù)期信號(hào)和電噪聲環(huán)境的頻率組成。

　　傳輸線長度

　　信號(hào)線長度不同是差模到共模噪聲轉(zhuǎn)換的另一個(gè)原因。如果噪聲耦合至兩個(gè)完全平衡線的程度相等，但是噪聲信號(hào)到達(dá)差動(dòng)接收機(jī)的時(shí)間稍有不同，則它被視作非零差動(dòng)噪聲。隨著頻率帶寬的增加，這成為一個(gè)嚴(yán)重問題。

　　VA = + ? VSIGNAL + VNOISE = + ? VSIGNAL + A sin [ωt]
　　VB = - ? VSIGNAL + VNOISE’ = - ? VSIGNAL + A sin [ω(t+Δt)]
　　VA - VB = VSIGNAL + A {sin [ωt] - sin [ω(t+Δt)] }

　　當(dāng)Δt對(duì)應(yīng)于噪聲頻率180度改變時(shí)，這會(huì)產(chǎn)生最糟糕的情況，即所產(chǎn)生差動(dòng)噪聲大小為初始共模噪聲的兩倍。但是，即使是小相移，也會(huì)引起大部分的共模到差模轉(zhuǎn)換。例如，十分之一弧度相移(約6度)，會(huì)使約10%的共模噪聲表現(xiàn)為差動(dòng)信號(hào)?！　?/p>

?

　　例如，假設(shè)USB 2.0設(shè)備的差動(dòng)接收機(jī)擁有至少1GHz的帶寬，用于接收480Mbps數(shù)據(jù)。如果1GHz噪聲耦合到差動(dòng)線，3mm的長度差異相當(dāng)于約15皮秒的時(shí)間差，約為兩條線之間十分之一相移弧度。這會(huì)使1GHz噪聲的10%表現(xiàn)為差動(dòng)電壓，引起接收機(jī)狀態(tài)的意外切換。對(duì)于一些低頻標(biāo)準(zhǔn)來說，例如：RS-485或者CAN等，接收機(jī)帶寬以及由此產(chǎn)生的線長度等敏感性相應(yīng)降低。

　　閑置和跨接期間抗擾性降低

　　當(dāng)總線被主動(dòng)驅(qū)動(dòng)至有效邏輯狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出水平遠(yuǎn)高于接收機(jī)閾值水平。這種差異可確保，即使信號(hào)因電損耗或一定的差動(dòng)噪聲水平而衰減，其發(fā)送狀態(tài)也將被正確接收。但是，當(dāng)沒有驅(qū)動(dòng)器在主動(dòng)發(fā)送時(shí)，總線更易受到差動(dòng)噪聲引起的信號(hào)破壞的影響。當(dāng)差動(dòng)信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)閾值附近時(shí)，在從一個(gè)有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)狀態(tài)期間可能出現(xiàn)以上同樣的情況。不管是在哪種情況下，相對(duì)較小的差動(dòng)噪聲可能立刻意外觸發(fā)接收機(jī)從一個(gè)輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。在這些關(guān)鍵時(shí)間內(nèi)，接收機(jī)滯后可提供一種抗噪方法。

　　滯后方法提高抗噪性

　　接收機(jī)閾值滯后降低了差動(dòng)接收機(jī)對(duì)信號(hào)線路上電噪聲的敏感性。必須控制閾值級(jí)別之間的間隔大小，以保證接收機(jī)的整體敏感性仍然能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，接收機(jī)滯后(單位通常為mV)是衡量所有特殊收發(fā)器或者PHY差動(dòng)噪聲抑制性能的一個(gè)指標(biāo)。當(dāng)對(duì)噪聲環(huán)境有疑慮時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮接收機(jī)滯后。

　　結(jié)論

　　總之，設(shè)計(jì)人員應(yīng)評(píng)估其差動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)問題的幾個(gè)緣由，包括線纜、連接器和保護(hù)器件以及收發(fā)器本身。差動(dòng)信號(hào)線上每個(gè)組件的阻抗容限應(yīng)不超過總失衡預(yù)算。在一小部分最短波長范圍內(nèi)，所有差動(dòng)信號(hào)的傳輸線長度必須相等。板布局和連接器針腳安排很重要，特別是在高頻網(wǎng)絡(luò)情況下。最后，為高噪聲應(yīng)用選擇更大滯后的差動(dòng)接收機(jī)。這些步驟可幫助確保即使在高噪聲環(huán)境下應(yīng)用也能獲得可靠的通信質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] Texas Instruments.RS-485[EB/OL]http://www.ti.com/rs485-ca
　　[2] Texas Instruments. CAN Transceivers[EB/OL]http://www.ti.com/can-ca
　　[3] Texas Instruments.Interface[EB/OL]http://www.ti.com/interface-ca