PCB差分线，最重要是整整齐齐

高速先生成员--姜杰
其实，这次想聊的是差分信号通道的对称性。起因是高速先生前不久一篇关于AC电容的文章《为了节省AC电容打孔空间，你有没动过这个念头？》，当时从阻抗连续性的角度进行分析， 对于100欧的差分信号，via-in打孔方式的阻抗比via-out低了不少，阻抗波动较大。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/a71edc026e92406fb92ec0f85f07ec71~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=rNh2ZI3HzB671pnPQnFuqfbjs1s%3D

结果，细心的网友又问了：如果信号差分阻抗是控85欧，via-in方式的阻抗岂不更连续？https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/3951510ab590470d841eb65877c69173~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=oKNrWHoQFg57OHlIC4zo8R25t7g%3D

确实是个好问题，想要解答却不容易，需要再换个角度分析。在此之前，先要了解差分信号的构成。差分信号通道传输的信号，可以分解为差分信号（Differential）分量和共模信号（Common）分量，差分信号分量携带有用信息，共模信号分量不携带信息。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/88e03fed9d5749d18c3e8860d430c5cd~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=S7y1GAUGxdlo7v2nEdCcqyTQmF0%3D

理想情况下的共模信号恒定不变，此时不会产生不良影响。实际情况却是，差分信号通道上的任何不对称因素，都会导致共模信号的变化，可以理解为，通道的不对称性，导致一部分本应属于差分信号的能量转化成了共模信号。至于共模信号分量变化的危害性，如果你知道它的另外一个名字——共模噪声，相信立马就会来了精神，而共模噪声会带来电磁干扰的风险。简而言之，差分信号通道的不对称，导致部分有用的信号能量变成了噪声。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/c9367285c1c948afac25b2f84967c059~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=I2SYl8N%2FHCX5CVHYEMm1VxtsSkk%3D

为了对差分信号的模态转换进行量化分析，必须搬出S参数。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/5db3875d724944d1a22d970e040f1f14~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=CPJsoRDG5ogEkaB9r%2FvNw4ezGp0%3D

其中，SCD表示差分信号输入，共模信号输出，用于衡量差分分量向共模分量的转换。具体到AC电容的两种打孔方式。当差分走线特征阻抗为100欧时，两种情况的模态转换参数SCD21对比如下：via-in整体高于via-out，说明在关注频段内，via-in方式的差分信号转换为共模噪声的能量更多。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/96ceb679cc47497baab5536cb8610938~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=Q67%2F4%2FjKvNC2cJiqeWh5UZRq59Q%3D

接下来，大家关心的85欧阻抗SCD21对比图来了：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/7e9be56e3d814abc8cda84296e5e8982~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=5kw%2BNDrXEB7%2BZE5VQXNQiYwRZeA%3D

显而易见，即便差分走线阻抗控85欧，via-in的SCD21仍然整体高于via-out近10dB，和100欧差分阻抗的情况类似。回到文章开头，为什么说差分通道的对称性很重要？为了避免细心的网友继续追问，高速先生再做个对比，相信大家就明白了。via-out的对称性只是比via-in更好，但也不是没有改进空间，起码过孔扇出可以避免45°角出线，与信号流向调整至同一直线上，从而使差分信号的N、P实现完全对称（下文简称：via对称）：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/5d5b8c75141d4387a9043233bdddab4f~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=JF%2Fd5jhNJhjUweKDRl352gJcmMA%3D

85欧差分阻抗三种情况的SCD21参数对比如下：https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/ba7840d606cb4af1a2d5a7cc2a3cca83~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=202509091525084296C61C7ECF9F0AA796&x-expires=2147483647&x-signature=tcKI2xsFYNt7MgFbvowqGK1ZiPg%3D

和预期的一样，对称性最好的“via对称”，SCD21也最小。
问题来了：差分信号的对称性优化，主要从哪些方面入手？
一博科技成立于2003年3月，深圳创业板上市公司，股票代码: 301366，专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务，并为研发样机及批量生产提供高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台，加快电子产品的硬件创新进程，提升产品质量。