​差分信号干扰有哪些?

文摘   科技   2024-11-05 18:55   浙江  

差分信号的串扰

我们知道差分信号的一个主要优势,就是其抗干扰能力较强。但这是在完全理想的条件之下。如果在电路设计中考虑不全,同样会引入串扰,从而影响信号传输质量。

1,差分信号串扰产生的原因

在差分信令中数据信息由差分信号传输,维持差分信号的质量非常重要,需要关注差分对差分阻抗的连续一致:

1,使用可控的差分阻抗。

2,差分对的突变最小化。

3,远端端接差分信号。

任何不对称因素都会使差分信号转化为共模信号:串扰,驱动器错位,线长偏差,不对称负载以及无共模端接匹配

如下右图,差分信号分量被远端电阻端接,但是共模信号分量在远端受到反射,并返回低阻抗的源端,产生振荡。

另外,就算差分信号和共模信号被良好端接,由于各种不对称性,依旧会产生共模信号,如果共模信号跑到电缆外面,会引起EMI辐射。

我们所有对消除不对称性的努力,其主要目标都是:使差分信号向共模信号转化降到最小

2,共模信号的电磁辐射

对于一对无屏蔽双绞线电缆,差分信号传输的是有用信号,且电磁能量辐射非常小;但是电缆中的共模电流会辐射并产生较大电磁干扰:对于差分信号来说,辐射主要来源于共模信号,因为差分信号的回流在差分信号对之间,信号环路的面积很小,但共模信号的回流路径是信号线与GND/电源/空间/其它等,会构成一个超级大的环路,从而造成很大的辐射

1. 单板内共模信号是通过板上回流平面回流,但当信号连接到双绞线时,返回电流会经由双绞线与导体之间的杂散电容与邻近导体相耦合。

2. 双绞线的共模电流会产生辐射;共模电流由该电缆上的共模信号电压及共模信号在电缆中收到的阻抗所决定:Icomm=Vcomm/Zcomm

3. 如何减小或屏蔽双绞线共模电流,是减小EMI辐射的有效办法:

1, 减小差分对之间的不对称和驱动器输出错位,目的是:使差分信号向共模信号转化降到最低。

2, 使用屏蔽双绞线,用屏蔽层作为共模电流的回流路径,共模电流不会向外辐射;此时需要屏蔽层与机架之间有低感抗连接。

3, 串联共模扼流圈(磁环),增大共模电流路径的阻抗,减小共模电流。

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