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差分對(duì)布線是一項(xiàng)要求在印刷電路板上創(chuàng)建利于差分信號(hào)（對(duì)等和反相的信號(hào)）平衡的傳輸系統(tǒng)的技術(shù)。差分線路一般與外部的差分信號(hào)系統(tǒng)相連接，如連接器或電纜。

需要注意的是在一對(duì)差分雙絞線上耦合系數(shù)最好能大于90%，但在實(shí)際差分線路上一般耦合系數(shù)均小于50%?，F(xiàn)在專(zhuān)家的意見(jiàn)是PCB布線的任務(wù)并不是使指定的差分阻抗能達(dá)到指標(biāo)要求，而是使差分信號(hào)經(jīng)過(guò)外部的電纜傳送后到達(dá)目標(biāo)器件仍能保持良好的信號(hào)質(zhì)量。

著名的工業(yè)高速PCB設(shè)計(jì)專(zhuān)家Lee Ritchey指出成功的差分信號(hào)線路設(shè)計(jì)并不要求達(dá)到指定的差分阻抗，而是要達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：

• 讓每條線路的信號(hào)阻抗是輸入的差分電纜阻抗的一半
• 在接收端使兩條線路都分別達(dá)到各自的特征阻抗
• 兩條差分信號(hào)線要等長(zhǎng)，使其能在邏輯器件的容限范圍內(nèi)。一般差分信號(hào)線長(zhǎng)度之差在500mil內(nèi)是可以接受的
• 布線時(shí)讓差分線路邊接邊一同走線，使得即使繞過(guò)障礙時(shí)也能保證長(zhǎng)度能相互匹配
• 差分線路在能保證信號(hào)阻抗下可以切換板層進(jìn)行布線

如需獲得更多相關(guān)信息，可參閱Lee W. Ritchey的論文Differential Signaling Doesn't Require Differential Impedance，該論文可從http://www./RelatedArticles.htm上查閱。

在原理圖中定義差分對(duì)

在菜單中Place>>Directive為差分網(wǎng)絡(luò)放置差分對(duì)指令。差分對(duì)網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)必須以“_N”和“_P”作為后輟。對(duì)差分網(wǎng)絡(luò)放置指令后要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行配置，包括DifferentialPair名稱(chēng)以及True參數(shù)。

在設(shè)計(jì)同步的時(shí)候，差分對(duì)將從原理圖轉(zhuǎn)換到PCB中。

Place directives on the schematic to define differential pairs.

在PCB中查看和管理差分對(duì)

在PCB面板的下拉列表中選擇“Differential Pairs Editor”后可以查看和管理已定義的差分對(duì)。圖15-31所示的差分對(duì)屬于全局的差分對(duì)類(lèi)，當(dāng)前V_RX0高亮顯示，V_RX0_N和V_RX0_P組成差分對(duì)，“-”和“+”是系統(tǒng)的標(biāo)志，指示了差分對(duì)的正負(fù)極性。

Differential pairs can be viewed and managed in the Differential Pair Editor.

在PCB中定義差分對(duì)

用戶不但可以在原理圖中定義差分對(duì)，同樣可以在PCB編輯器中定義差分對(duì)。
在PCB面板中選擇Differential Pairs Editor模式并點(diǎn)擊Add按鈕。在彈出的Differential Pair對(duì)話框中，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中選擇正極和負(fù)極網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)差分對(duì)進(jìn)行命名后點(diǎn)擊OK。

Quickly create pairs from the named nets.

同樣可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)進(jìn)行差分對(duì)的定義，對(duì)于一個(gè)差分對(duì)，其名稱(chēng)有相同的前輟，并以不同的后輟作區(qū)分，如TX0_P或TX0_N。在PCB面板中點(diǎn)擊Create From Nets按鈕打開(kāi)Create Differential Pairs From Nets對(duì)話框。在對(duì)話框頂部使用過(guò)濾器從現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)中篩選出差分對(duì)。如圖所示為對(duì)電路板上以“_P”或“_N”結(jié)尾的網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)進(jìn)行篩選。

適用的設(shè)計(jì)規(guī)則

對(duì)差分對(duì)進(jìn)行布線，必先在PCB Rules和Constraints Editor對(duì)話框（在Design>>Rules中調(diào)出）中的三項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行配置，分別是：

• Routing Width - 定義了差分對(duì)線路的寬度，線路寬度可以是實(shí)際的物理寬度或根據(jù)用戶定義的特征阻抗自動(dòng)計(jì)算而得。把規(guī)則的范圍設(shè)置到差分對(duì)的目標(biāo)器件上，如*InDifferentialPair*。
• Differential Pairs Routing - 定義了差分網(wǎng)絡(luò)線路的間距和解耦合長(zhǎng)度（當(dāng)間隔寬度大于Max Gap的設(shè)置值時(shí)成對(duì)的走線將失去耦合）。把規(guī)則的范圍設(shè)置到差分對(duì)的目標(biāo)器件上，如*IsDifferentialPair*。

• Electrical Clearance - 定義了各個(gè)器件包括相同的網(wǎng)絡(luò)和不同的網(wǎng)絡(luò)（焊盤(pán)與焊盤(pán)間，焊盤(pán)與線路間）的間距。把規(guī)則的范圍設(shè)置到差分對(duì)的目標(biāo)器件上，如*InDifferentialPair*。

差分對(duì)線路的長(zhǎng)度可以通過(guò)Interactive Diff Pair Length Tuning（在Tools菜單中）功能進(jìn)行調(diào)整。該功能可以對(duì)差分對(duì)線路的期望長(zhǎng)度和容限值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并具有不同的選項(xiàng)通過(guò)增加各種起伏的波紋狀線路調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)線路長(zhǎng)度。

設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則的轄域

設(shè)計(jì)規(guī)則的轄域定義了規(guī)則所作用的范圍。差分對(duì)可以通過(guò)如下的檢索條件例子對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則的轄域進(jìn)行定義。

• InDifferentialPairClass('All Differential Pairs') - 所有的成對(duì)網(wǎng)絡(luò)都屬于差分對(duì)類(lèi)“All Differential Pairs”
• InDifferentialPair('D_V_TX1') -* 定義差分對(duì)名稱(chēng)為“D_V_TX1”中的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)
• (IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) - 定義網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)為“D_V_TX1”的差分對(duì)
• (IsDifferentialPair And (Name Like 'D')) -* 定義所有網(wǎng)絡(luò)名以字母“D”開(kāi)頭的差分對(duì)

  使用差分對(duì)向?qū)Фx規(guī)則

  在PCB面板差分對(duì)編輯器中點(diǎn)擊Rule Wizard按鈕可通過(guò)向?qū)У男问綄?duì)設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行設(shè)置。注意在此創(chuàng)建的規(guī)則的轄域是在點(diǎn)擊Rule Wizard按鈕前所選中的對(duì)象，如果一對(duì)差分對(duì)被選中，則設(shè)計(jì)規(guī)則的轄域是一對(duì)差分對(duì)，如果是一個(gè)差分對(duì)的類(lèi)被選中，設(shè)計(jì)規(guī)則的轄域就是該差分對(duì)的類(lèi)。

差分對(duì)布線

差分對(duì)布線是一對(duì)進(jìn)行的，也就是對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)布線。對(duì)差分對(duì)進(jìn)行布線，可從菜單中選取Place ? Differential Pair Routing 或通過(guò)鼠標(biāo)右鍵菜單調(diào)出差分對(duì)布線工具。此時(shí)將提示用戶選取布線對(duì)象，點(diǎn)擊差分對(duì)的任意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始布線。下圖所示為差分對(duì)布線。

差分對(duì)布線中使用的是遇到第一個(gè)障礙停止或忽略障礙的交互式布線模式，使用SHIFT+R快捷鍵進(jìn)行循環(huán)切換。差分對(duì)布線和交互式布線有部分相同的快捷鍵。使用數(shù)字小鍵盤(pán)中的 * 鍵進(jìn)行換層。按 5 快捷鍵來(lái)循環(huán)可能的過(guò)孔模式。按 Shift+F1 快捷鍵來(lái)顯示所有可能的快捷鍵。

Differential pairs are routed simultaneously.

包括管腳交換的FPGA設(shè)計(jì)中全面的差分對(duì)支持

現(xiàn)代的FPGA，即使在一些廉價(jià)的產(chǎn)品中也提供大量的管腳供用戶配置成差分對(duì)。為了便于設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，Altium Designer在FPGA和PCB設(shè)計(jì)中都對(duì)基于FPGA的差分對(duì)整合作全面的支持。

在FPGA設(shè)計(jì)中，可以把單一的網(wǎng)絡(luò)定義到差分I/O上，如LVDS標(biāo)準(zhǔn)，這樣軟件就會(huì)把一對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)映射到PCB設(shè)計(jì)中。這個(gè)過(guò)程用戶可以通過(guò)FPGA Signal Manager進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)編譯器同樣可以確定管腳是否在PCB設(shè)計(jì)中用作差分對(duì)并正確映射到FPGA器件中。

差分對(duì)中對(duì)信號(hào)完整性的支持

Altium Designer的信號(hào)完整性分析提供對(duì)差分對(duì)仿真的全面支持。在FPGA管腳中使用LVDS標(biāo)準(zhǔn)能確保運(yùn)用正確的信號(hào)完整性模型。