差分信号走线原则

Allegro差分线走线规则SOFER TECHNICAL FILE Allegro 15.x 差分线布线规则设置Doc Scope : Cadence Allegro 15.xDoc Number : SFTCA06001Author :SOFERCreate Date :2005-5-30Rev : 1.00Allegro 15.x差分线布线规则设置文档内容介绍：1.文档背景 (3)2.Differential Pair信号介绍 (3)3.如何在Allegro中定义Differential Pair属性 (4)4.怎样设定Differential Pair在不同层面控制不同线宽与间距 (8)5.怎样设定Differential Pair对与对之间的间距 (11)1.文档背景a)差分信号（Differential Signal）在高速电路设计中的应用越来越广泛，差分线大多为电路中最关键的信号，差分线布线的好坏直接影响到PCB 板子信号质量。

b)差分线一般都需要做阻抗控制，特别是要在多层板中做的各层的差分走线阻抗都一样，这个一点要在设计时计算控制，否则仅让PCB板厂进行调整是非常麻烦的事情，很多情况板厂都没有办法调整到所需的阻抗。

c)Allegro版本升级为15.x后，差分线的规则设定与之前版本有很大的改变。

虽然Allegro15.0版本已经发布很长时间了，但是还是有很多人对新版本的差分线规则设置不是很清楚。

2.Differential Pair信号介绍差分信号（Differential Signal）在高速电路设计中的应用越来越广泛，电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计，什么另它这么倍受青睐呢？在PCB设计中又如何能保证其良好的性能呢？带着这两个问题，我们进行下一部分的讨论。

何为差分信号？通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。

USB2.0差分走线要求USB通用串行总线(Universal SerialBus)，目前我们所说的USB一般都是指USB2.0，USB2.0接口是目前许多高速数据传输设备的首选接口,从1.1过渡到2.O,作为其重要指标的设备传输速度，从1.5Mbps的低速和12Mbps的全速提高到如今的480Mbps的高速。

USB的特点不用多说大家也知道就是：速度快、功耗低、支持即插即用、使用安装方便。

正是因为其以上优点现在很多视频设备也都采用USB传输。

USB2.0设备高速数据传输PCB板设计。

对于高速数据传输PCB板设计最主要的就是差分信号线设计，设计好坏关乎整个设备能否正常运行。

1、USB2.0接口差分信号线设计USB2.0协议定义由两根差分信号线(D、D-)传输高速数字信号，最高的传输速率为480Mbps。

差分信号线上的差分电压为400mV，理想的差分阻抗(Zdiff)为90(1±O．1)Ω。

在设计PCB板时，控制差分信号线的差分阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的，因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。

由于不同软件测量存在一定偏差，所以一般我们都是要求控制在80Ω至100Ω间。

差分线由两根平行绘制在PCB板表层(顶层或底层)发生边缘耦合效应的微带线(Microstrip)组成的，其阻抗由两根微带线的阻抗与其和决定，而微带线的阻抗(Zo)由微带线线宽(W)、微带线走线的铜皮厚度(T)、微带线到最近参考平面的距离(H)以与PCB板材料的介电常数(Er)决定，其计算公式为：Zo={87/sqrt(Er 1.41)]}ln[5.98H/(0.8WT)]。

影响差分线阻抗的主要参数为微带线阻抗和两根微带线的线间距(S)。

当两根微带线的线间距增加时，差分线的耦合效应减弱，差分阻抗增大；线间距减少时，差分线的耦合效应增强，差分阻抗减小。

差分线阻抗的计算公式为：Zdiff=2Zo（1-0.48exp(-0.96S/H))。

差分信号，差分线一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。

从严格意义上来讲,所有电压信号都是差分的,因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。

在某些系统里,系统'地'被用作电压基准点。

当'地'当作电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的。

我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。

差分信号的第一个好处是,因为你在控制'基准'电压,所以能够很容易地识别小信号。

在一个地做基准,单端信号方案的系统里,测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。

信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。

从差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关,而在某一范围内。

差分信号的第二个主要好处是,它对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。

一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。

既然电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。

除了对干扰不大灵敏外,差分信号比单端信号生成的EMI还要少。

差分信号的第三个主要好处是，时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。

目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。

对于PCB工程师来说，最关注的还是如何确保在实际走线中能完全发挥差分走线的这些优势。

也许只要是接触过Layout的人都会了解差分走线的一般要求，那就是“等长、等距”。

等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性，减少共模分量；等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致，减少反射。

“尽量靠近原则”有时候也是差分走线的要求之一。

但所有这些规则都不是用来生搬硬套的，不少工程师似乎还不了解高速差分信号传输的本质。

Doc Scope : Cadence Allegro 15.x Doc Number : SFTCA06001Author :SOFERCreate Date :2005-5-30Rev :1.00Allegro 15.x差分线布线规则设置文档内容介绍：1.文档背景 (3)2.Differential Pair信号介绍 (3)3.如何在Allegro中定义Differential Pair属性 (4)4.怎样设定Differential Pair在不同层面控制不同线宽与间距 (8)5.怎样设定Differential Pair对与对之间的间距 (11)1.文档背景a)差分信号（Differential Signal）在高速电路设计中的应用越来越广泛，差分线大多为电路中最关键的信号，差分线布线的好坏直接影响到PCB板子信号质量。

b)差分线一般都需要做阻抗控制，特别是要在多层板中做的各层的差分走线阻抗都一样，这个一点要在设计时计算控制，否则仅让PCB板厂进行调整是非常麻烦的事情，很多情况板厂都没有办法调整到所需的阻抗。

c)Allegro版本升级为15.x后，差分线的规则设定与之前版本有很大的改变。

虽然Allegro15.0版本已经发布很长时间了，但是还是有很多人对新版本的差分线规则设置不是很清楚。

2.Differential Pair信号介绍差分信号（Differential Signal）在高速电路设计中的应用越来越广泛，电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计，什么另它这么倍受青睐呢？在PCB设计中又如何能保证其良好的性能呢？带着这两个问题，我们进行下一部分的讨论。

何为差分信号？通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。

而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。

差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。

allegro差分线设置规则Allegro差分线设置规则引言：Allegro差分线是一种常用的信号传输方式，在电路设计中起到了重要的作用。

本文将探讨Allegro差分线设置规则，从理论和实践角度介绍如何正确地设置Allegro差分线以保证信号传输的准确性和稳定性。

一、什么是Allegro差分线？Allegro差分线是一种差分信号传输方式，通过同时传输正负两个信号来降低干扰和提高信号的抗噪声能力。

差分信号在信号线上的电压差被解读为二进制信号，从而实现数据传输。

Allegro差分线广泛应用于高速数据传输、音频信号传输等领域。

二、设置规则1. 差分线对称布局：为了减小差分信号间的电磁干扰，差分线应该尽量保持对称布局。

在PCB设计中，可以通过布局对称的方式将差分信号线放置在相邻的层上，并且保持相同的长度和宽度，以确保信号的平衡传输。

2. 差分线长度匹配：差分线的长度差异会导致信号的相位差，从而影响信号的准确性和稳定性。

因此，在布线过程中，应尽量使差分线的长度保持一致，以确保信号的同步传输。

3. 差分线与其他信号线的间隔：为了避免干扰，差分线应与其他信号线保持一定的间隔。

特别是与高频信号线、时钟线等应尽量保持一定的距离，以减小相互之间的电磁干扰。

4. 差分线与地线的间隔：差分线与地线之间的间隔也需要特别注意。

过大的间隔会增加信号线的阻抗，影响信号的传输质量；而过小的间隔则容易导致信号与地线之间的串扰干扰。

因此，在实际设计中，应根据具体情况合理设置差分线与地线的间隔。

5. 差分线的屏蔽与接地：为了进一步降低差分线的干扰，可以采用屏蔽措施。

常见的做法是在差分线周围设置屏蔽层，并将屏蔽层接地，以消除外部电磁干扰对信号的影响。

6. 差分线的阻抗匹配：差分线的阻抗匹配是保证信号传输质量的关键。

在设计中，应根据差分线的特性和设计要求，选择合适的阻抗值。

常见的阻抗匹配方式有微带线和差分对线，设计时需要注意保持差分线的阻抗匹配。

差分线处理要求差分信号处理规则1、什么是差分信号：差分信号是⽤⼀个数值来表⽰两个物理量之间的差异。

从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为⼀个电压只能是相对于另⼀个电压⽽⾔的。

在某些系统⾥，系统'地'被⽤作电压基准点。

当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。

我们使⽤该术语是因为信号是⽤单个导体上的电压来表⽰的。

另⼀⽅⾯，⼀个差分信号作⽤在两个导体上。

信号值是两个导体间的电压差。

尽管不是⾮常必要，这两个电压的平均值还是会经常保持⼀致。

我们⽤⼀个⽅法对差分信号做⼀下⽐喻，差分信号就好⽐是跷跷板上的两个⼈，当⼀通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过⽐较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。

⽽承载差分信号的那⼀对⾛线就称为差分⾛线。

差分信号和普通的单端信号（单根）⾛线相⽐，最明显的优势体现在以下三个⽅⾯：a.抗⼲扰能⼒强，因为两根差分⾛线之间的耦合很好，当外界存在噪声⼲扰时，⼏乎是同时被耦合到两条线上，⽽接收端关⼼的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵b.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，⽽不像普通单端信号依靠⾼低两个阈值电压判断，因⽽受⼯艺，温度的影响⼩，能降低时序上的误差，同时也更适2、差分信号处理要求：由于差分信号频率⼀般都⽐较⾼，所以在⾛线过程中，尽量以不打折，少打折，不打孔，少打孔为优差分信号每换⼀次层⾯（即打⼀个孔）则相当于跨⼀次切割，所以要严格控制过孔数⽬，过孔数不可整对信号全程要求等长等距，等距要求到每⼀个环节点，如下图：3、如果⽆法避免要打孔，则需注意尽可能保持美观,换层处VIA⽔平或者垂直⽅向须对齐,换层后避免反当⽆法顺接的时候可以考虑反向⾛线，但前提条件是确实⽆法顺接4、每⼀对线在换层处必须配⼀颗GND VIA，⽤于回路通道。

ad差分线规则AD差分线规则是一种常见的电路设计规则，主要用于在PCB板上布线时，保证信号传输的稳定性和可靠性。

下面是AD差分线规则的详细介绍：1. 差分线的定义差分线是指一对相互平衡的导线，它们在电压上具有相反的极性，并且它们之间的电压差值是一个确定的值。

2. 差分信号传输原理差分信号传输可以有效地减少共模噪声和电磁干扰。

当信号从发送器传输到接收器时，两根导线之间会产生一个相反极性的电场，这个电场可以抵消外部干扰信号对两根导线产生的影响，从而实现了可靠的信号传输。

3. AD差分线规则为了保证差分信号传输的稳定性和可靠性，在PCB板上进行布线时需要遵循以下AD差分线规则：(1) 差分对应该尽可能地靠近，并且在布局时应该保持平衡。

(2) 差分对应该采用同样长度、同样宽度、同样层次、同样距离等参数进行设计。

(3) 差分对应该采用同样的线宽、线距和阻抗控制参数。

(4) 差分对应该采用相同的引脚布局方式，以保证两根导线之间的长度和位置一致。

(5) 差分对应该采用相同的终端电阻，以保证信号传输的匹配性。

4. 差分线布局技巧在进行差分线布局时，需要注意以下技巧：(1) 在布局时应该尽可能地减少导线长度，以减小信号传输延迟和损耗。

(2) 在布局时应该尽可能地避免与其他信号线交叉或平行走向，以减少干扰和串扰。

(3) 在布局时应该尽可能地保持导线之间的距离一致，以保证阻抗匹配性。

(4) 在布局时应该尽可能地避免锐角转弯或直角转弯，以减小信号反射和损耗。

总之，AD差分线规则是保证差分信号传输稳定性和可靠性的重要设计规则。

在进行PCB板设计时，需要严格遵守这些规则，并结合实际情况灵活运用各种技巧来实现最佳的设计效果。

电路板设计过程中采用差分信号线布线的优点布线规则电路板设计过程中采用差分信号线布线的优点布线规则布线非常靠近的差分信号对相互之间也会互相紧密耦合，这种互相之间的耦合会减小EMI发射，差分信号线的主要缺点是增加了PCB 的面积，本文介绍电路板设计过程中采用差分信号线布线的布线策略。

众所周知，信号具有沿信号线或者PCB线下面传输的特性，即便我们可能并不熟悉单端模式布线策略，单端这个术语将信号的这种传输特性与差模和共模种信号传输方式区别开来，后面这两种信号传输方式通常更为复杂。

差分和共模方式差模信号透过一对信号线来传输。

一个信号线上传输我们通常所理解的信号；另一个信号线上则传输一个等值而方向相反(至少在理论上是这样)的信号。

差分和单端模式最初出现时差异不大，因为所有的信号都存在回路。

单端模式的信号通常经由一个零电压的电路(或者称为地)来返回。

差分信号中的每一个信号都要透过地电路来返回。

由于每一个信号对实际上是等值而反向的，所以返回电路就简单地互相抵消了，因此在零电压或者是地电路上就不会出现差分信号返回的成份。

共模方式是指信号出现在一个(差分)信号线对的两个信号线上，或者是同时出现在单端信号线和地上。

对这个概念的理解并不直观，因为很难想象如何产生这样的信号。

这主要是因为通常我们并不产生共模信号的缘故。

共模信号绝大多数都是根据假想情况在电路中产生或者由邻近的或外界的信号源耦合进来的噪音信号。

共模信号几乎总是‘有害的’，许多设计规则就是专为预防共模信号出现而设计的。

差分信号线的布线通常(当然也有一些例外)差分信号也是高速信号，所以高速设计规则通常也都适用于差分信号的布线，特别是设计传输线1这样的信号线时更是如此。

这就意味着我们必须非常谨慎地设计信号线的布线，以确保信号线的特征阻抗沿信号线各处连续并且保持一个常数。

在差分线对的布局布线过程中，我们希望差分线对中的两个PCB 线完全一致。

这就意味着，在实际应用中应该尽最大的努力来确保差分线对中的PCB线具有完全一样的阻抗并且布线的长度也完全一致。

差分走线,蛇形线的走线注意差分走线,蛇形线走线注意电子博客网作者：不详布线（Layout）是 PCB 设计工程师最基本的工作技能之一。

走线的好坏将直接影响到整个系统的性能，大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证，由此可见，布线在高速 PCB 设计中是至关重要的。

下面将针对实际布线中可能遇到的一些情况，分析其合理性，并给出一些比较优化的走线策略。

主要从直角走线，差分走线，蛇形线等三个方面来阐述。

1．直角走线直角走线一般是 PCB 布线中要求尽量避免的情况，也几乎成为衡量布线好坏的标准之一，那么直角走线究竟会对信号传输产生多大的影响呢？从原理上说，直角走线会使传输线的线宽发生变化，造成阻抗的不连续。

其实不光是直角走线，顿角，锐角走线都可能会造成阻抗变化的情况。

直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面：一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间；二是阻抗不连续会造成信号的反射；三是直角尖端产生的EMI。

传输线的直角带来的寄生电容可以由下面这个经验公式来计算：C="61W"(Er)1/2/Z0 在上式中，C 就是指拐角的等效电容（单位：pF），W 指走线的宽度（单位：inch），εr 指介质的介电常数，Z0 就是传输线的特征阻抗。

举个例子，对于一个 4Mils 的 50 欧姆传输线（εr 为 4.3）来说，一个直角带来的电容量大概为 0.0101pF，进而可以估算由此引起的上升时间变化量：T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps 通过计算可以看出，直角走线带来的电容效应是极其微小的。

由于直角走线的线宽增加，该处的阻抗将减小，于是会产生一定的信号反射现象，我们可以根据传输线章节中提到的阻抗计算公式来算出线宽增加后的等效阻抗，然后根据经验公式计算反射系数：ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)，一般直角走线导致的阻抗变化在 7%-20%之间，因而反射系数最大为 0.1 左右。

差分线pcb走线原则
PCB走线原则是电子工程师在设计PCB时必须遵守的一条原则：也就是PCB上的每一条线路都应该被归为不同类别，使其不会相互干扰。

这条原则可以分为差分线PCB走线和非差分线PCB走线两大类。

差分线PCB走线是指将PCB上的每一条线路分成有意义的类别，比如
信号线、控制线、电源线和地线，以便将PCB上的每一类线路彼此隔离，从而避免由于线路的不同属性引起的相互影响。

例如，当信号线、控制线和电源线放置在不同的类别内时，它们之间
的电压变化会互相影响，从而使信号传输失真，而在不同信号和控制
线彼此隔离的情况下，他们之间的交互影响可以得到控制。

如此一来，所有线路的电压波动都可以隔离，从而使电子装置的工作更加稳定和
可靠。

此外，地线也非常重要，因为它起到了“接地”的作用，将整个PCB
系统与外界环境隔离，防止系统出现电池荷电现象或不安全现象发生。

因此，差分线PCB走线原则是一个非常重要的原则，电子工程师在PCB 走线过程中应当特别注意，把每一类线路彼此隔离，因为只有这样才
能保证系统的稳定性和可靠性。