差分信号线：原理、优劣解析与实践

在现代高速电路设计中，差分信号技术如LVDS以其独特的魅力占据重要地位。它通过发送对称的正负信号，确保接收端仅依赖电压差来识别逻辑状态，从而实现了抗干扰、抑制电磁干扰（EMI）和精确时序定位的优势。LVDS技术尤其注重低噪声传输，要求终端电阻精确匹配（如90-130Ω），信号速率有适当限制，并能进行复用转换以提升效率。

在PCB布线设计中，差分走线的规则不可忽视。理想的差分线对需要保持等长且平行，以保持一致的差分阻抗（Z_diff），如奇模和偶模阻抗的恰当计算。C_self和C_m分别代表线-地和线间电容，L_self和L_m则是线自感和互感。正确理解差分信号需要回流路径，避免陷入等间距优先的误区，而实际上，保持匹配和线间距的适度间距（如4倍线宽）更能提升隔离和屏蔽效果。

在高频应用中，例如GHz级IC封装的PCB设计，通常采用共平面波导（CPW）结构，严格控制2Z₀的差分阻抗，以减少共模噪声和串扰。同时，为了优化信号传输，差分走线应尽量在同一信号层布局。而在较低频率下，适当间距的走线便能满足辐射标准的要求，而眼图测试则成为衡量信号质量的关键，通过对叠加信号波形的分析，确保其符合各项规范。

在测量和互连过程中，精确度至关重要。输入匹配应确保通道一致性，这通常通过专用探头和校准实现，例如采用成对绞扭输入缆线，以最大限度地减少外部干扰。而获取眼图数据可能需要与仪器厂商沟通，可能涉及额外的技术支持费用，但这是保证信号质量不可或缺的步骤。

总之，差分信号线技术不仅涉及理论计算，更是实践中的精密工程。理解其原理、遵循最佳实践以及正确执行测量步骤，才能在高速电路设计中发挥其最大效能。