高速串行差分信号的ＰＢＧ设计(一)

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摘要:随着电子设计技术的不断进步，要求更高速率信号的互联。在传统并行同步数字信号的数位和速率将要达到极限的情况下，开始转向从高速串行信号寻找出路。本文将简单介绍了高速串行差分信号的设计。
　　
　　1 前言
　　随着近几年对速率的要求快速提高，新的总线协议不断的提出更高的速率。传统的总线协议已经不能够满足要求了。串行总线由于更好的抗干扰性，和更少的信号线，更高的速率获得了众多设计者的青睐。而串行总线又尤已差分信号的方式为最多。而在我们的项目中的PCI-Express串行信号线正采用了LVDS技术。
　　2 串行LVDS信号的PCB设计
　　2.1差分信号的概念和有点
　　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采用差分结构设计。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。差分信号与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:
　　抗干扰能力强。因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪音干扰时，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。能有效抑制EMI.由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以互相抵消。耦合的越紧密，相互抵消的磁力线就越多。泄露到外界的电磁能量越少。
　　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焦点，而不像普通的单端信号依靠高低两个阀值电压判断，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就是指这种小振幅的差分信号技术。
　　2.2 LVDS信号在PCB上的设计要点
　　LVDS信号被广泛的应用于计算机、通信以及消费电子领域，并被以PCI-Express为代表的第三代I/O标准中采用，而在我们的项目中PCI-Express信号正是采用LVDS信号。LVDS信号不仅是差分信号，而且还是高速数字信号。因此LVDS传输煤质不管使用的是PCB线还是电缆，都必须采取措施防止信号早煤质终端发生反射，同时应减少电磁干扰以保证信号的完整性。只要我们在布线时考虑到以上这些要素，设计高速差分线路板并不很困难。LVDS信号在PCB上的设计要点：
　　布成多层版。有LVDS的电路板一般都要布成多层板。由于LVDS信号属于高速信号，与其相邻的层应为地层，对LVDS信号进行敝屏防止干扰。对于密度不是很大的板子，在物理空间条件允许的情况下，最好将LVDS信号与其他信号别放在不同的层。