作者：一博科技高速先生成員 黃剛

從上篇文章的仿真結(jié)果來看，一對差分線的確是可以通過互為回流的方式來很好的控制到阻抗，那么為什么所有設(shè)計規(guī)則中，甚至從我們的認(rèn)知中都覺得需要有一個參考地才能是完整的差分線傳輸結(jié)構(gòu)呢？對于很多工程師來說，他們可能都說不出具體的原因，但是地這個概念已經(jīng)深入他們的心里去了，那么今天，高速先生就希望給你們都講個明白哈！
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首先我們還是先拿上篇文章建立的模型繼續(xù)展開來說哈，為什么沒有地也能控制到阻抗，理論和公式告訴我們，阻抗和參考平面的距離成正比，同時也知道，如果與參考平面的距離（下圖的H參數(shù)）太近的話，同樣情況下阻抗是低的，因此我們先驗(yàn)證下，如果參考平面從比較近到慢慢變遠(yuǎn)的過程中，差分線的阻抗到底會呈現(xiàn)一個怎么樣的變化。

果然，我們掃描H這個參數(shù)，會發(fā)現(xiàn)隨著H的增大，阻抗的確慢慢增加，但是同時也需要注意到最重要的一點(diǎn)，就是當(dāng)H增大到一定的數(shù)值后，阻抗增加的幅度就變得很小了。。。

因此，如果H再增加的，就很接近上篇文章沒有地的100歐姆了，當(dāng)然由于本文的這個模型還增加了一對旁邊的走線，gap為3W，因此也會受到一丟丟旁邊走線的影響，阻抗也會略低。至于，為什么本文要增加旁邊的一對走線，后面你們就知道啦！

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我們知道，如果是單端信號的話，它必須要有回流路徑，也就是我們通俗說的參考平面才能控制到阻抗，保證信號的傳輸，差分信號就是可以互為回流路徑，才能控制阻抗和往前傳輸。對于單端信號而言，它只會有對“地”的阻抗，但是作為差分線，它就存在差分阻抗和共模阻抗兩個形式，所謂差分阻抗就是我們平時說的差分線的阻抗，就是差分線P和N作為差模傳輸情況下的阻抗，但是差分線還有共模阻抗一說，也就是差分線P和N各自對“地”的阻抗，用于傳輸差分對的同模信號。正常來說，理想的差分線是不存在同模信號的，但是只是在理想情況下而已，在非理想情況下或多或少都會產(chǎn)生同模信號，因此共模信號就會隨著差分對一起傳輸和串?dāng)_到其他信號上去。

說了那么多理論，到底沒有地會存在什么具體的風(fēng)險嗎？我們還是以上面的模型繼續(xù)往下分析哈。除了差分對的差模阻抗外，我們隨便看看它的共模阻抗，正常按照100歐姆的差分阻抗控制的話，理想的共模阻抗為25歐姆（也就是單端50歐姆的對地并聯(lián)阻抗），通過下圖能看到，隨著參考平面的距離越來越遠(yuǎn)，共模阻抗增加得非常明顯，而且更重要的一點(diǎn)是，40mil這樣看起來已經(jīng)比較遠(yuǎn)的地距離和沒有地的情況下，共模阻抗還不是一個很接近的量級，相差還是比較大的。

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那問題來了，共模阻抗增大有什么影響嗎？這就是我們的模型為什么建了2對差分線的原因了。可以看到，還是隨著地平面距離的增加，這個兩對線之間的共模串?dāng)_變得非常的嚴(yán)重。這才是沒有地平面時產(chǎn)生的最大問題點(diǎn)，共模阻抗增加之后，反射變得嚴(yán)重，另外由于沒有地平面的包裹，共模的能量就很輕易的往四周擴(kuò)散，因此串?dāng)_會急劇的增加。

總結(jié)一下哈，首先在沒有地平面的情況下，差分線的差模阻抗的確是可以通過差分線之間的回流來控制到，但是差分線會存在著共模阻抗這一個形式，共模阻抗是需要地平面來控制的，在理想情況下的確差分線是不存在共模阻抗的，但是在非理想情況下一旦產(chǎn)生了共模分量，它就是能很輕易的往板上的其他信號甚至往空間去擴(kuò)散，形成對其他信號的嚴(yán)重串?dāng)_和EMI輻射，是一個不少粉絲可能沒有去關(guān)注的參數(shù)。因此隨著速率的提高，地平面基本上也是差分線不可或缺的組成哈，不要輕易的嘗試這種特殊設(shè)計。

問題來了
大家可以思考下，到底差分線在什么情況下會產(chǎn)生同模信號來干擾到別人呢？

審核編輯 黃昊宇