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[技術(shù)資料] 差分信號
沒有下文了????
P:2008-06-24 16:02:38
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許多不同類型的連接器都可以在高速信號中使用。在差分信號和單端信號應(yīng)用中，引腳片敞開型（open pin-field）連接器常常是成本最低的連接器，而且具有很大的靈活性。然而，當(dāng)信號頻率提高時(shí)，針對單端信號和差分信號應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的連接器就更加合適了。
雖然高速信號的電氣性能是非常關(guān)鍵的，但是，當(dāng)選擇用于差分信號的連接器時(shí)，還有一些其他決定因素，例如，是否易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用是否靈活、引腳密度，以及成本等。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者決定采用哪一種連接器才能最適合特殊應(yīng)用要求時(shí)，就必須考慮影響連接器性能的許多方面。
引腳片敞開型連接器
通常，引腳片敞開型連接器有很多可以任意定義的引腳。這些連接器由成組的金屬連接件構(gòu)成，而且信號引腳和地引腳是可以任意定義的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠指定它們所希望的連接方式，以達(dá)到可接受的阻抗、串?dāng)_和引腳密度等。
單端信號電路需要一個(gè)信號路徑和一個(gè)返回路徑，或地路徑。引腳片敞開型連接器可以用在這樣的單端信號系統(tǒng)中，只需將一些引腳定義成信號引腳，另一些引腳定義成地引腳就可以了。
連接器中信號與地引腳的數(shù)量比例取決于對信號密度和電氣性能的要求，地引腳越多電氣性能越好；非電氣性能方面的優(yōu)點(diǎn)，例如，所需的電路板空間更小，來源于更高的信號與地引腳數(shù)量的比例。
引腳片敞開型連接器雖然是低成本的連接器，但是如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，也可以在高速系統(tǒng)中取得很好的性能。只是它的阻抗和串?dāng)_性能可能會(huì)隨著信號與地引腳數(shù)量比例的變化而發(fā)生很大的改變。
引腳片敞開型連接器可以用于單端和差分信號系統(tǒng)中。對于差分信號，通常希望一對差分信號的兩根導(dǎo)線之間的耦合最大，這就意味著要保持這一對導(dǎo)線盡可能接近。但是，作為差分對的兩根導(dǎo)線之間的耦合可能會(huì)受到特定目標(biāo)阻抗要求的限制。
為了減少不同差分信號對之間的串?dāng)_，來自信號對的每根導(dǎo)線與臨近的其他導(dǎo)線之間的耦合必須最小。維持差分對信號的電氣平衡是相當(dāng)重要的，這可以通過確保差分對內(nèi)信號線走線長度的相等以及差分對中每一根信號線與臨近的其他信號線、屏蔽線和地之間的相互影響一致來達(dá)到。
謹(jǐn)慎的使用引腳片敞開型連接器就可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，也可以采用更復(fù)雜的連接器，它們所提供的高速性能會(huì)更好。這樣的連接器常常包括提供信號之間隔離的完整的屏蔽和地線連接，并且也有助于控制阻抗。
對于極高速的性能要求，優(yōu)化過的引腳片敞開型連接器可以用在任何差分和單端信號場合中。如果引腳片敞開型連接器的信號和地引腳排列方式被事先定義好并固定不變，那么它本身的靈活性就會(huì)大大降低。
用在差分信號中的單端連接器
在單端信號應(yīng)用中的一些連接器在某種程度上可以認(rèn)為其引腳排列是部分可定義的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可選幾種不同的方案來實(shí)現(xiàn)引腳的排列。這種連接器常常帶有一個(gè)起到地作用的中心連接片，但卻沒有預(yù)先定義地引腳。
以中心連接片兩側(cè)各有20個(gè)引腳的連接器為例。在連接器引腳全部被定義為信號引腳的情況下，地中心連接片提供了唯一的地返回路徑，在一個(gè)連接器組中可以實(shí)現(xiàn)40個(gè)單端信號。
當(dāng)信號與地引腳數(shù)量比例為1:1時(shí)，每個(gè)組可以實(shí)現(xiàn)20個(gè)信號引腳（另外20個(gè)引腳用于地引腳）。這使有效引腳密度降低了一半，但卻提供了更好的高速性能。同樣，當(dāng)信號與地引腳數(shù)量比例為3:1時(shí)，可以獲得30個(gè)信號引腳（另外10個(gè)引腳用于地引腳）。
不同的信號與地引腳數(shù)量比例可以混合使用在一個(gè)連接器組中。例如，某些信號可能需要與其他信號有更多的隔離，因此不同的信號之間就可以采用不同的引腳比例。
當(dāng)在差分信號應(yīng)用中使用標(biāo)準(zhǔn)連接器時(shí)，有兩種邏輯引腳排列方式：所有引腳全部定義為信號引腳，或在差分信號對中定義一個(gè)地引腳。全部定義信號引腳的情形可以在每個(gè)連接器組中獲得20個(gè)差分信號對，而在差分信號對中定義了地信號的情形則只能獲得14個(gè)差分信號對。
將地引腳插入到差分信號對之間主要是為了降低串?dāng)_。在非常高的頻率下，將額外引腳接地在某種程度上可以降低差分對的阻抗。
由于額外的地引腳降低了連接器中引腳的有效密度，所以會(huì)使連接器和PCB的成本增加。這種設(shè)計(jì)也會(huì)使PCB的走線變得更復(fù)雜，雖然不是很明顯。
真正的差分信號連接器
在某些應(yīng)用中真正的差分信號連接器具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以降低負(fù)載電容和改善串?dāng)_。當(dāng)使用某些引腳特殊定義的連接器時(shí)，PCB的走線布通率會(huì)得到很大的提高，也不需要用過孔來連接地引腳焊盤和電路板的內(nèi)部地層。通過在差分信號區(qū)域內(nèi)移除不使用的引腳，差分對之間的布線通道就讓出來了，這能夠給PCB設(shè)計(jì)者提供了更大的靈活性。
但是，也需要權(quán)衡利弊。真正差分信號連接器中的信號密度通常低于完全定義信號引腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器。串?dāng)_在某種程度上也會(huì)比在標(biāo)準(zhǔn)連接器的差分信號對中使用地連接時(shí)有些提高。但是，在許多應(yīng)用中，這種串的差異是很小的。
雖然高速信號的電氣性能是非常關(guān)鍵的，但是，當(dāng)選擇用于差分信號的連接器時(shí)，還有一些其他決定因素，例如，是否易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用是否靈活、引腳密度，以及成本等。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者決定采用哪一種連接器才能最適合特殊應(yīng)用要求時(shí)，就必須考慮影響連接器性能的許多方面。
引腳片敞開型連接器
通常，引腳片敞開型連接器有很多可以任意定義的引腳。這些連接器由成組的金屬連接件構(gòu)成，而且信號引腳和地引腳是可以任意定義的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠指定它們所希望的連接方式，以達(dá)到可接受的阻抗、串?dāng)_和引腳密度等。
單端信號電路需要一個(gè)信號路徑和一個(gè)返回路徑，或地路徑。引腳片敞開型連接器可以用在這樣的單端信號系統(tǒng)中，只需將一些引腳定義成信號引腳，另一些引腳定義成地引腳就可以了。
連接器中信號與地引腳的數(shù)量比例取決于對信號密度和電氣性能的要求，地引腳越多電氣性能越好；非電氣性能方面的優(yōu)點(diǎn)，例如，所需的電路板空間更小，來源于更高的信號與地引腳數(shù)量的比例。
引腳片敞開型連接器雖然是低成本的連接器，但是如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，也可以在高速系統(tǒng)中取得很好的性能。只是它的阻抗和串?dāng)_性能可能會(huì)隨著信號與地引腳數(shù)量比例的變化而發(fā)生很大的改變。
引腳片敞開型連接器可以用于單端和差分信號系統(tǒng)中。對于差分信號，通常希望一對差分信號的兩根導(dǎo)線之間的耦合最大，這就意味著要保持這一對導(dǎo)線盡可能接近。但是，作為差分對的兩根導(dǎo)線之間的耦合可能會(huì)受到特定目標(biāo)阻抗要求的限制。
為了減少不同差分信號對之間的串?dāng)_，來自信號對的每根導(dǎo)線與臨近的其他導(dǎo)線之間的耦合必須最小。維持差分對信號的電氣平衡是相當(dāng)重要的，這可以通過確保差分對內(nèi)信號線走線長度的相等以及差分對中每一根信號線與臨近的其他信號線、屏蔽線和地之間的相互影響一致來達(dá)到。
謹(jǐn)慎的使用引腳片敞開型連接器就可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，也可以采用更復(fù)雜的連接器，它們所提供的高速性能會(huì)更好。這樣的連接器常常包括提供信號之間隔離的完整的屏蔽和地線連接，并且也有助于控制阻抗。
對于極高速的性能要求，優(yōu)化過的引腳片敞開型連接器可以用在任何差分和單端信號場合中。如果引腳片敞開型連接器的信號和地引腳排列方式被事先定義好并固定不變，那么它本身的靈活性就會(huì)大大降低。
用在差分信號中的單端連接器
在單端信號應(yīng)用中的一些連接器在某種程度上可以認(rèn)為其引腳排列是部分可定義的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可選幾種不同的方案來實(shí)現(xiàn)引腳的排列。這種連接器常常帶有一個(gè)起到地作用的中心連接片，但卻沒有預(yù)先定義地引腳。
以中心連接片兩側(cè)各有20個(gè)引腳的連接器為例。在連接器引腳全部被定義為信號引腳的情況下，地中心連接片提供了唯一的地返回路徑，在一個(gè)連接器組中可以實(shí)現(xiàn)40個(gè)單端信號。
當(dāng)信號與地引腳數(shù)量比例為1:1時(shí)，每個(gè)組可以實(shí)現(xiàn)20個(gè)信號引腳（另外20個(gè)引腳用于地引腳）。這使有效引腳密度降低了一半，但卻提供了更好的高速性能。同樣，當(dāng)信號與地引腳數(shù)量比例為3:1時(shí)，可以獲得30個(gè)信號引腳（另外10個(gè)引腳用于地引腳）。
不同的信號與地引腳數(shù)量比例可以混合使用在一個(gè)連接器組中。例如，某些信號可能需要與其他信號有更多的隔離，因此不同的信號之間就可以采用不同的引腳比例。
當(dāng)在差分信號應(yīng)用中使用標(biāo)準(zhǔn)連接器時(shí)，有兩種邏輯引腳排列方式：所有引腳全部定義為信號引腳，或在差分信號對中定義一個(gè)地引腳。全部定義信號引腳的情形可以在每個(gè)連接器組中獲得20個(gè)差分信號對，而在差分信號對中定義了地信號的情形則只能獲得14個(gè)差分信號對。
將地引腳插入到差分信號對之間主要是為了降低串?dāng)_。在非常高的頻率下，將額外引腳接地在某種程度上可以降低差分對的阻抗。
由于額外的地引腳降低了連接器中引腳的有效密度，所以會(huì)使連接器和PCB的成本增加。這種設(shè)計(jì)也會(huì)使PCB的走線變得更復(fù)雜，雖然不是很明顯。
真正的差分信號連接器
在某些應(yīng)用中真正的差分信號連接器具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以降低負(fù)載電容和改善串?dāng)_。當(dāng)使用某些引腳特殊定義的連接器時(shí)，PCB的走線布通率會(huì)得到很大的提高，也不需要用過孔來連接地引腳焊盤和電路板的內(nèi)部地層。通過在差分信號區(qū)域內(nèi)移除不使用的引腳，差分對之間的布線通道就讓出來了，這能夠給PCB設(shè)計(jì)者提供了更大的靈活性。
但是，也需要權(quán)衡利弊。真正差分信號連接器中的信號密度通常低于完全定義信號引腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器。串?dāng)_在某種程度上也會(huì)比在標(biāo)準(zhǔn)連接器的差分信號對中使用地連接時(shí)有些提高。但是，在許多應(yīng)用中，這種串的差異是很小的。
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