PCB设计解惑-差分信号剖析（4）

且 IQ讯号都会走差分形式，避免调变与解调精确度，因噪声干扰而下降，亦即会有 I+、I-、Q+、Q- 四条讯号，如下图 :由[16]可知，I+、I-、Q+、Q- 四条讯号线都必须等长，才能确保 IQ 讯号相位差为 90度，此时便如前述，频谱上只出现了一个 Sideband，如下图左。而只要有任一讯号线不等长，那么IQ讯号相位差就不为90度，则称为IQ phase Imbalance，在频域上，会出现另一个我们不要的 Sideband，称之为 Image，如下图右[20]:而Image与主频讯号的振幅差，称之为Sideband Suppression，若上图右的Length 2越长，则 IQ phase Imbalance 就越大，亦即Sideband Suppression就越小。反之，若四条讯号线都等长，亦即完全没有 IQ phase Imbalance，那么理论上会完全无 Image，如上图左。而由[16]可知，解调时，会以所谓的 EVM(Error Vector Magnitude)，来衡量IQ phase Imbalance 的程度，如下图 :而由[16]可知，EVM 与 SNR成反比，如下式 :亦即若前述的 Length 2越长，那么 IQ phase Imbalance 越大，则 EVM 越大，SNR越小，灵敏度就越差。 以上皆为差分讯号若不等长的影响，因此，在设计差分讯号时，最重要的就是要等长，越是高速讯号，越要注意等长[5-6]。然而实际上，有可能因为 IC的 Pin位置关系，使得差分讯号会不等长[26]。或是会因为转弯缘故，使得外侧走线会多出额外的长度，导致相位差，因而产生额外的共模噪声[26]。因此通常会针对长度较短的走线，用所谓的蛇状线，额外再增加长度，使其差分讯号达到等长的目的，如下图[2] :但要注意的是，其蛇状线要位于不等长之处，如下图绿圈处，而不要位于等长之处，如下图蓝圈处。因为纵使蛇状线，能使差分走线在接收端时的总长度等长，其相位差降到最低，然而下图蓝圈处跟绿圈处，都会因长度不等而有相位差，进而产生额外的共模噪声。换言之，绿圈走法是接收端几乎无相位差，但在讯号传递过程中，会有一次相位差，产生一次额外的共模噪声。而蓝圈走法是接收端几乎无相位差，但在讯号传递过程中，会有两次相位差，产生两次额外的共模噪声，因此最好采绿圈处走法。而上图是因为不等长之处在 BGA的 Pin 里面，并无空间可以走蛇状线，因此只好将蛇状线设计在等长处。当然若空间许可，采绿圈处走法较佳[40-41]。