序列匯流排 差分互連(差分線)之共模 奇模 偶模

2021-08-11 14:51:28 字數 1577 閱讀 6277

講差分線,訊號的模態是乙個繞不過去的話題。記得我在剛接觸si的時候,曾被這些概念弄得傷透了腦筋。差分,共模,奇模,偶模……這些概念經常把人繞的很暈。但是為了理解差分訊號的傳輸機制,這些基礎概念又不得不理解清楚,弄清楚了,很多問題就會迎刃而解,下面就讓我們一起來捋一捋這些容易混淆的概念。

首先讓我們來明確一下共模訊號的概念。共模訊號是相對於差分訊號來說的。看下面這張圖。

圖 1差分訊號和共模訊號定義對比如下:

圖1和公式已經描述的很清楚了:在差分對中,差分訊號被定義為兩根單端訊號的差值,共模訊號指的是兩根訊號線上的平均值,暫且就這麼理解吧。

那麼,為啥要定義共模?個人理解:為了體現電壓的跳變,人為規定了乙個電壓參考標準。將訊號分成共模電壓和差分電壓來研究,能夠看清問題的本質。請看如下訊號,該訊號是直流還是交流?

圖 2該訊號既包含直流的成分也包含交流的成分,可以將訊號拆開來看,拆分後,訊號成分就很明確

圖 3對這種分析方法有沒有很熟悉的感覺?其實將訊號從時域轉換為頻域使用的就是這種思想。頻域中,我們將數碼訊號理解為不同頻率成分正弦波的疊加,這裡我們又把訊號拆分成直流和交流。由此,我們這樣來描述差分對上的單根訊號:

如此一來,單端訊號就被描述成為共模訊號與差分訊號的疊加,共模電壓一般是個恆定的值。單端訊號也可以理解為以共模電壓為基礎,在共模電壓的基礎上上下擺動。這樣描述對於解釋差分訊號的很多特性都有很大的幫助,例如在描述乙個通道的時候,我們經常會提到差分轉共模。在理想情況下,共模訊號是保持恆定不變的,如果共模訊號出現了波動,就會出現emi輻射問題。具體原理在後期的文章中會專門的講到。

這裡我們引入了共模電壓的概念,相信大家對差分訊號的認識更深刻了。那麼,還經常聽到別人說到奇模,偶模。這又是啥意思呢?模態,說到底還是用來描述差分對上的訊號狀態的。

圖 4如上圖4所示,訊號線1和2上的訊號可以是同向的,也可以是反向的。訊號的流向不同,對應的電磁場不同,如下圖5:

圖 5兩線上有相同的驅動電壓為偶模;兩線上有相反的驅動電壓為奇模。奇模狀態下,圍繞在單根線周圍的磁場被抵消了一部分,偶模狀態導體周圍的磁感線得到了加強。奇模和偶模狀態,導致訊號線周圍的電磁場分布不一樣,因此訊號感受到的阻抗就會不一樣,我們知道差分阻抗一般情況下小於2倍的單端阻抗,這也是兩根線相互耦合的結果。

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序列匯流排 差分互連之模態轉換

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