高速差分信号在传输过程中会受到很多因素的影响，如信号衰减、时延不匹配等，这些因素可能会导致信号失真，影响系统性能。为了尽量减小这些影响，需要做等长匹配。

 

 

 

高速差分信号的等长匹配对于电磁干扰（EMI）起着至关重要的作用。

 

首先，等长匹配可以减少信号的时延差异，这对于高速差分信号的传输非常重要。当信号传输线长度差异较大时，传输线上的信号到达时间存在差异，可能会导致相位失配，从而引发相互干扰和串扰现象。这种干扰可以通过等长匹配来抑制，确保差分信号在接收端同时到达。

 

此外，等长匹配还能对抗EMI干扰。EMI是指电磁能量通过电磁波的形式干扰电子设备的现象。当差分信号传输线存在不匹配时，由于信号的时延差异，信号之间的电流和电压差异也会加剧。这可能导致更强的辐射和敏感性，使系统更容易受到外部电磁干扰。通过保持等长匹配，可以减少这种电流和电压差异，从而降低对EMI的敏感度。

 

因此，等长匹配在高速差分信号传输中起到了重要的作用，不仅可以提高信号的传输质量、减小串扰，还能减少对EMI的敏感性，从而提高系统的可靠性和抗干扰性能。

 

今天小编通过CST来谈一谈高速差分信号为什么要进行等长匹配。本文只谈EMI，不谈信号完整性。信号完整性后续会讲到。

 

仿真实例以DDR3的其中一对DRAM_DQS信号为例，它是差分信号。

 

DDR全名为Double Data Rate SDRAM ，简称为DDR。DDR3理论上速度可以支持到1600MT/s。

 

DDR3的工作电压1.5V，参考电压0.75V，对于DQS信号的差分对等长匹配的要求是不大于5mil。

 

如图，DRAM_SDQS_P走线长度558.32mil, DRAM_SDQS_N走线长度是558.66mil

 

如图激励一个电压幅值为1.5V，信号频率为800MHz的差分信号，先仿真差分等长匹配好的情况，再分别仿真DRAM_SDQS_N增加40mil，80mil，120mil的信号和电场强度。

 

 

 

首先，来看一下在原模型基础上增加40mil的微带线，和原仿真结果的对比。

 

 

 

差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，其电压与基准电压偏差0.09V。

 

 

 

整体电场强度变大，最大电场强度增加1倍。然后，在原模型基础上增加80mil的微带线，和原仿真结果的对比。

 

 

 

差分信号两个信号的交点电压与基准电压偏差0.17V。

 

 

 

整体电场强度变大，最大电场强度增加2.8倍，再次，在原模型基础上增加120mil的微带线，和原仿真结果的对比。

 

 

 

差分信号两个信号的交点电压与基准电压偏差0.26V。

 

 

整体电场强度变大，最大电场强度增加4倍最后，增加一个probe，看一下PCB正上方的辐射，如图

 

 

 

其仿真结果如图：

 

 

 

很明显，差分信号走线长度差越大，辐射场强就越大。

 

总结

在差分信号传输中，等长匹配是为了确保信号在传输过程中同时到达接收端，从而减少信号的相位失真和串扰。等长匹配可以一定程度上减小共模干扰的影响。当差分信号的传输线长度不匹配时，信号在传输过程中可能会出现相位失配，导致差分模式和共模模式之间的转换，使得共模噪音更容易进入信号传输通道。而通过等长匹配使差分信号同时到达，可以减小差分模式与共模式之间的转换，从而减小共模干扰对信号的影响。

 

因此，通过等长匹配可以降低差分信号传输中对共模干扰的敏感度，提高系统的抗干扰能力，从而确保信号传输的稳定性和可靠性。综上所述，高速差分信号的等长匹配在减小共模干扰方面发挥着重要作用。

 

（内容、图片来源：CST仿真专家之路公众号，侵删）

 

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