高速信號(hào)（RE）輻射問(wèn)題分析與調(diào)試（一）
高速差分信號(hào)引起的輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)發(fā)射不達(dá)標(biāo)問(wèn)題的占比非常高，且應(yīng)用非常廣泛，給分析與設(shè)計(jì)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。高速差分信號(hào)噪聲類(lèi)型主要分為兩大類(lèi)：高速差分時(shí)鐘信號(hào)與高速差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
【備注說(shuō)明】
高速差分時(shí)鐘信號(hào)又分為獨(dú)立時(shí)鐘信號(hào)對(duì)與嵌入式時(shí)鐘信號(hào)兩種方式，獨(dú)立時(shí)鐘信號(hào)例如HDMI信號(hào)、LVDS信號(hào)，嵌入時(shí)鐘信號(hào)例如USB、V-By-One等。
01、高速差分信號(hào)噪聲耦合機(jī)理分析
高速差分信號(hào)由于信號(hào)上升沿/下降沿非常陡峭，時(shí)間非常短，其電流變化率（di/dt）、電壓變化率（dv/dt）大，容易在附近的信號(hào)布線上產(chǎn)生容性與感性耦合,即發(fā)生串?dāng)_耦合。高速差分信號(hào)的阻抗設(shè)計(jì)，是保證阻阻抗匹配的重要條件，阻抗匹配時(shí)信號(hào)反射能量最小化。相反阻抗不匹配時(shí)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)反射，從而產(chǎn)生駐波噪聲，導(dǎo)致輻射測(cè)試不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重的情況下導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法正常傳輸。
高速差分信號(hào)回流路徑設(shè)計(jì)，在輻射發(fā)射問(wèn)題中的占比也很高，回流路徑與信號(hào)路徑共同構(gòu)成信號(hào)的傳輸路徑，回流路徑設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致如下問(wèn)題：
回流路徑設(shè)計(jì)影響信號(hào)傳輸?shù)沫h(huán)路面積，環(huán)路面積越大越容易向空間發(fā)射噪聲，也容易耦合外部噪聲干擾：如ESD噪聲、EFT噪聲、雷擊浪涌噪聲以及空間電場(chǎng)干擾等。
強(qiáng)弱信號(hào)使用共同的回流路徑時(shí)，強(qiáng)信號(hào)噪聲會(huì)通過(guò)共環(huán)路耦合到弱信號(hào)環(huán)路中，導(dǎo)致共環(huán)路干擾，也會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)信號(hào)的噪聲通過(guò)弱信號(hào)耦合向空間輻射發(fā)射，產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射發(fā)射問(wèn)題。
回流路徑可以是完整參考平面，也可以選擇伴隨地線，伴隨地線與參考平面同時(shí)存在時(shí)，由于參考平面阻抗更低，信號(hào)會(huì)優(yōu)選參考平面作為回流路徑?；亓髀窂阶杩乖叫?，信號(hào)流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的電位差就越小產(chǎn)生的共模噪聲就越小。
02、高速差分信號(hào)阻抗影響分析調(diào)試與設(shè)計(jì)
PCB Layout設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)進(jìn)行阻抗設(shè)計(jì)計(jì)算，特性阻抗主要影響因素為：線寬、線距、銅厚、板材介電常數(shù)、綠油或者白油的介電常數(shù)、板厚等。特性阻抗實(shí)際上反映的是阻抗變化范圍，瞬時(shí)阻抗才是EMC設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，阻抗設(shè)計(jì)管控要點(diǎn)如下：
差分信號(hào)PCB布線的線寬保持不變，尤其是在外部端子引腳、芯片引腳、器件引腳處，在滿足性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，減少器件的使用數(shù)量，可以減少阻抗突變點(diǎn)。
差分信號(hào)PCB布線上除卻阻抗設(shè)計(jì)考慮的綠油、白油、黑色油墨等材料，避免差分信號(hào)線上再疊加其它材料，比如在差分信號(hào)上覆蓋貼紙，在貼紙?zhí)帟?huì)出現(xiàn)阻抗跌落的情況。
差分信號(hào)阻抗受到PCB生產(chǎn)工藝的影響，為減小生產(chǎn)工藝的影響程度，在滿足阻抗設(shè)計(jì)的條件下選擇較寬的線寬設(shè)計(jì)更加重要；線寬越寬受PCB生產(chǎn)刻蝕環(huán)節(jié)的影響就越小，當(dāng)差分信號(hào)布線線寬接近器件焊盤(pán)線寬時(shí)，在器件引腳處產(chǎn)生的阻抗突變就越小，信號(hào)反射同樣也會(huì)變小。
在連接器、芯片引腳處無(wú)法避免阻抗突變的點(diǎn)，可以選擇線寬漸變的設(shè)計(jì)方式，來(lái)減小線寬變化太大引起的阻抗嚴(yán)重反射。
