PCB设计解惑-差分信号剖析（2）

第二个好处，可以有较小的 EMI辐射干扰，由于数字信号在逻辑切换时，会因电压变换产生电场，进而产生 EMI辐射，对邻近走线造成干扰[9,15]，如下图[12] : 由于高速数字讯号逻辑切换速度越来越快，而逻辑切换速度越快，则耗电流就越大，同时频率也越高，由[9]可知，EMI辐射强度与电流大小，以及频率成正比，这等同于更进一步加大了 EMI辐射干扰。而由[11]可知，电磁波会有磁场与电场成份，这表示若能降低磁场或电场大小，便能减少 EMI辐射干扰。而差分讯号所产生的磁场，会彼此相消，所产生的电场，会因彼此紧密地耦合在一起，进而减少发散向外的机会[8-10]。由于差分讯号可以减少磁场份量，以及减少发散向外的电场，进而降低 EMI辐射干扰，这也是为什么高速数字讯号一般都用差分讯号[1]。而差分讯号除了可以产生较小的 EMI辐射干扰，同时也具备了较佳的抗干扰能力[16-17]，我们以下图说明 :B跟 C为差分讯号，而 A为邻近的讯号，当 A 跟 B、C靠得很近时， A会把能量耦合到 B跟 C，以 S 参数表示，A耦合到 B 为 SBA，A耦合到 C为 SCA。当 B跟 C很靠近时，则 SBA = SCA，而又因为 B跟 C的讯号方向相反，所以 SBA跟 SCA是等量又反向，亦即彼此相消，这就是为何差分讯号拥有较佳的抗干扰能力。而在射频电路中，相较于发射讯号，接收讯号多半很微弱，因此其接收路径多半采差分型式，以便获得较佳的抗干扰能力，避免灵敏度下降。而为了得到良好的频谱利用率，到了数字通讯时代，多半会利用 IQ 讯号，来达到 SSB (Single-Sideband) 的调变方式[16]，而因为 IQ讯号会影响到调变与解调的精确度，因此不管是发射还接收电路，其 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[16]。