對於速度的渴求始終在增長，傳輸速率每隔幾年就會加倍。這一趨勢在諸如計算、SAS和SATA存儲方麵的PCIe以(yi)及(ji)雲(yun)計(ji)算(suan)中(zhong)的(de)千(qian)兆(zhao)以(yi)太(tai)網(wang)等(deng)很(hen)多(duo)現(xian)代(dai)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)很(hen)普(pu)遍(bian)。信(xin)息(xi)革(ge)命(ming)對(dui)通(tong)過(guo)傳(chuan)輸(shu)介(jie)質(zhi)傳(chuan)送(song)數(shu)據(ju)提(ti)出(chu)了(le)巨(ju)大(da)挑(tiao)戰(zhan)。目(mu)前(qian)的(de)傳(chuan)輸(shu)介(jie)質(zhi)仍(reng)然(ran)依(yi)賴(lai)於(yu)銅(tong)線(xian)
，數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)中(zhong)的(de)信(xin)號(hao)速(su)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)大(da)於(yu)25Gbps，並且端口吞吐量可以大於100Gbps。

 

這些串行數據傳輸設計使用差分信號的方式
，通過被稱為差分對的一對銅線來傳送數據。A線路和B線路內的信號是等振幅、反相位高速脈衝。差分信號在很多電路上有使用，比如LVDS，CML和PECL等等。

 

 

串行比特流是通過一個差分對傳播的差分信號。如圖1所示
，差分信號的預計到達時間是一樣的，這樣的話，它們在接收端上保持差分信號的屬性（等振幅
、反相位）。一個接收器被用來恢複信號

，然後正確地采樣和恢複數據
，從而實現無誤差數據傳輸。

圖1：理想差分對的電氣屬性

 

 

一個良好設計差分對是成功進行高速數據傳輸的關鍵因素。根據應用的不同，差分對可以是一對印刷電路板 （PCB） 走線，一對雙絞線或一對共用絕緣和屏蔽的並行線（通常稱為Twin-axial電纜）。在這一係列中，我將討論差分對的特點

，以及針對高速數據傳輸的設計問題和解決方案。

 

在這一係列的第一部分中
，讓我們研究一下差分對的主要要求：

 

A線路和B線路都需要保持相當恒定和相等的特性阻抗，通常稱為奇模阻抗，此時兩條線路均差分激勵。

 

差分信號應該在到達目的端時保持差分信號的屬性：幾乎相等的振幅和相反的相位。

 

每條線路的插入損耗應該大致相等。

 

每條線路的傳播延遲應該大致相等。

 

總之，我們應該尋求相等並且相當恒定的奇模阻抗，從而最大限度地減少從源端到目的端整條差分對長度上的阻抗波動。我們也應當使A線路與B線路之間的延遲匹配和插入損耗匹配。此外，我們需要確保插入損耗不會太多，這樣的話，接收器能夠正確地恢複數據。

 

為了滿足上述要求
，A線路和B線路應該在它們的物理布局布線中保持高對稱。發射器和接收器也應該在它們的A和B線路電路中保持高對稱，這樣的話，它們在A線路和B線路上的電氣負載相等。

 

 

在理想情況下，差分對是完全對稱的，此時具有無限帶寬並且鄰近信號之間完全隔離。在現實情況下，差分信號通過集成電路 （IC） 封裝、外部器件、不同的PCB結構
、連lian接jie器qi和he電dian纜lan連lian接jie子zi係xi統tong進jin行xing傳chuan播bo。實shi現xian完wan全quan對dui稱cheng的de差cha分fen對dui是shi件jian不bu太tai容rong易yi的de事shi情qing。在zai以yi後hou的de博bo文wen中zhong，我wo將jiang討tao論lun差cha分fen對dui設she計ji的de方fang案an
，以yi及ji最zui大da限xian度du減jian少shao發fa射she信xin號hao失shi真zhen的de技ji術shu。

 

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