目前FFC排線的視頻信號(hào)傳輸普通采用差分訊號(hào)對(duì)傳輸
差分信號(hào)的傳輸需要一對(duì)傳輸線來(lái)實(shí)現(xiàn),這對(duì)傳輸線又叫做差分對(duì)。和單端傳輸線相類似,差分對(duì)傳輸有多種多樣的橫截面形狀。下圖列舉幾種最常見(jiàn)的導(dǎo)體截面形狀。
FFC排線屬于典型的共面線,在液晶電視、教育機(jī)、顯示器等應(yīng)用中都是采用共面差分線傳輸。隨著信號(hào)傳輸速率的提高,差分對(duì)傳輸?shù)玫皆絹?lái)越多的應(yīng)用。實(shí)際上差分對(duì)是具有耦合的傳輸線,其主要運(yùn)用的是差分信號(hào)的特征,用差分對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)訊號(hào)傳輸。差分信號(hào)利用兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩條傳輸線。其中一根攜帶信號(hào),另一根攜帶它的互補(bǔ)信號(hào),兩條傳輸線上面的壓差就是需要傳輸?shù)男畔ⅰ?/span>在差分信號(hào)的傳輸過(guò)程中,主要是以兩條傳輸線為傳輸載體,差分驅(qū)動(dòng)器輸出的是邊緣能夠?qū)R的兩個(gè)信號(hào),但是正好方向相反,如下圖所示。
兩個(gè)高速信號(hào)分別傳輸,接收端在信號(hào)抵達(dá)接收器時(shí)對(duì)兩個(gè)信號(hào)作差分檢測(cè),得到的差值就是差分信號(hào)。差分電路的好處是在于對(duì)稱,電壓量相等,方向相反,包括傳輸線的長(zhǎng)度對(duì)稱,倘若做不到,差分信號(hào)轉(zhuǎn)共模信號(hào)后會(huì)帶來(lái)EMI和眼圖等問(wèn)題,上升沿速度越快,其對(duì)差分長(zhǎng)度匹配要求越高。
在接收端,線 1 的電壓是V1,線 2 的電壓是V2 。通過(guò)放大器可以得到 1 和 2之間的壓差,由此可以恢復(fù)差分信號(hào):
Vdiff=V1-V2
在上面的式子中,Vdiff —差分信號(hào)
V1 —線 1 相對(duì)于共用返回路徑的信號(hào)電壓
V2 —線 2 相對(duì)于共用返回路徑的信號(hào)電壓
除了差分信號(hào),共模信號(hào)也是在電路中存在的,可以用兩條線上的平均電壓來(lái)表示,定義為:
Vcom=1/2(V1+V2 )
在上面的式子中,Vcom—共模信號(hào)。理想狀態(tài),共模信號(hào)被認(rèn)為是沒(méi)有變化的。共模信號(hào)由于不帶有信息,所以不影響信號(hào)完整性和系統(tǒng)性能。所以接收端要想準(zhǔn)確的接收差分信號(hào),必須要有共模抑制的功能。除此之外,在一定條件下,差分傳輸?shù)目垢蓴_能力好于單端信號(hào)。差分和共模信號(hào)分量都是屬于高頻信號(hào),如下圖所示,差分信號(hào)在-0.25 到 +0.25 之間,傳輸線上的差分信號(hào)電壓就是 0.5V。
差分信號(hào)對(duì)傳輸之所以能夠抗干擾,是因?yàn)閷?duì)兩個(gè)單端信號(hào)進(jìn)行差分檢測(cè)的時(shí)候,其噪聲有可能會(huì)抵消。只要外界對(duì)差分對(duì)中兩個(gè)單端信號(hào)上的干擾基本一致,就不會(huì)影響差分信號(hào)的傳輸。無(wú)論采取何種走線方式,關(guān)鍵是要控制兩條傳輸線周圍環(huán)境基本一致,并盡量減少其他信號(hào)干擾。理想情況下,差分信號(hào)是正負(fù)對(duì)稱的,其共模份量為零或者只有直流份量,如下圖1所示。
如果差分線的正負(fù)傳輸線長(zhǎng)度不等,造成傳輸時(shí)間不一致,實(shí)際上就是信號(hào)在時(shí)間軸上的不對(duì)稱,在終端負(fù)載電阻上就能觀察到如圖2所示的波形。
顯然此時(shí)的正負(fù)波形沒(méi)有嚴(yán)格對(duì)稱,差分電路中的正負(fù)電流無(wú)法抵消,于是其電源中就有共模電流份量在流動(dòng)。共模輻射是很難處理的。
有很多方面的因素都會(huì)影響信號(hào)的完整性。就像信號(hào)的上升時(shí)間縮短、不同的信號(hào)通道之間時(shí)延不一樣、頻率發(fā)生變化、互聯(lián)通道沒(méi)有達(dá)到理想狀態(tài)以及外部環(huán)境發(fā)生變化等都會(huì)影響信號(hào)完整性。然而本質(zhì)原因,是因?yàn)樾盘?hào)的上升時(shí)間縮短。這樣的話,隨著上升時(shí)間越來(lái)越短,傳輸信號(hào)中不可避免的就會(huì)產(chǎn)生更多的高頻分量,由于高頻分量與通道之間會(huì)產(chǎn)生相互影響,這樣就有可能給信號(hào)帶來(lái)許多不可預(yù)知的畸變。
幾乎全部的信號(hào)完整性問(wèn)題能夠分成下面 3 種問(wèn)題的影響:時(shí)序、噪聲、電磁干擾。
在時(shí)序內(nèi)對(duì)信號(hào)完整性進(jìn)行研究其實(shí)就是一個(gè)比較復(fù)雜的領(lǐng)域。一個(gè)時(shí)鐘內(nèi),肯定會(huì)發(fā)生一定量的操作,所以需要在時(shí)間預(yù)算中劃分出一小段時(shí)間并把這些時(shí)間分配給各種不同的操作。雖然時(shí)序是影響信號(hào)完整性的一個(gè)因素,但是我們一般主要是對(duì)噪聲部分的問(wèn)題進(jìn)行的研究。
噪聲部分又可以分為阻抗不連續(xù)、耦合、串?dāng)_、反射、振鈴等等,這些因素之間還會(huì)相互影響相互制約,所以對(duì)信號(hào)完整性的研究是一個(gè)綜合平衡各種因素的過(guò)程。
差分電路的好處是在于對(duì)稱,包括傳輸線的長(zhǎng)度對(duì)稱,倘若做不到,差分信號(hào)轉(zhuǎn)共模信號(hào)后會(huì)帶來(lái)EMI和眼圖等問(wèn)題。上升沿速度越快,對(duì)差分長(zhǎng)度匹配要求越高。