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差分线传输线长度差有关的问题

2020-11-4 09:40:06  83 差分线 传输线
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问题的由来:一台设备在输入HDMI信号时测试辐射特性,主要是HDMI的CLK频率及其倍频的辐射强度易超标,有时换一条HDMI线缆或者换一台作为信源的PC后,被测机器的测试结果也会有数dB甚至十多dB的变化,一时让很多硬件工程师头疼不已。
问题的分析:造成HDMI辐射超标的原因有多种可能,就不一一分析了,这里只重点谈谈与差分线传输线长度差有关的问题。
        理想情况下,差分信号是正负对称的,其共模份量为零或者只有直流份量,如图1所示。如果差分线的正负传输线长度不等,造成传输时间不一致,实际上就是信号在时间轴上的不对称,在终端负载电阻上就能观察到图2所示的波形。显然此时的正负波形不能严格对称,差分电路中的正负电流无法抵消,于是其电源中就有共模电流份量在流动。研究过EMI的人都知道,共模辐射是最难对付的。

        图2
        差分信号转共模信号的现象,在李玉山教授翻译的Bogatin的《信号完整性》一书中第11.15章和11.16章中对此有详细的解释。书中给出的指导原则是差分线的长度偏差必须在上升沿空间拓展的20%以内,如果上升时间是100ps,那么长度差应该控制在100mil以内(以FR4材质的PCB为例),否则会引起EMI问题。
用实验来验证:让我们先用实验来验证一下上面的分析,看看能否能证实这个推断。实际测量一下差分信号。
      
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浅谈差分线的长度匹配问题.pdf

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· 2020-11-4 22:42:35
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