目前FFC排線的視頻信號傳輸普通采用差分訊號對傳輸
差分信號的傳輸需要一對傳輸線來實現(xiàn),這對傳輸線又叫做差分對。和單端傳輸線相類似,差分對傳輸有多種多樣的橫截面形狀。下圖列舉幾種最常見的導(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。隨著信號傳輸速率的提高,差分對傳輸?shù)玫皆絹碓蕉嗟膽?yīng)用。實際上差分對是具有耦合的傳輸線,其主要運用的是差分信號的特征,用差分對來實現(xiàn)訊號傳輸。差分信號利用兩個輸出驅(qū)動來驅(qū)動兩條傳輸線。其中一根攜帶信號,另一根攜帶它的互補(bǔ)信號,兩條傳輸線上面的壓差就是需要傳輸?shù)男畔ⅰ?/span>在差分信號的傳輸過程中,主要是以兩條傳輸線為傳輸載體,差分驅(qū)動器輸出的是邊緣能夠?qū)R的兩個信號,但是正好方向相反,如下圖所示。
兩個高速信號分別傳輸,接收端在信號抵達(dá)接收器時對兩個信號作差分檢測,得到的差值就是差分信號。差分電路的好處是在于對稱,電壓量相等,方向相反,包括傳輸線的長度對稱,倘若做不到,差分信號轉(zhuǎn)共模信號后會帶來EMI和眼圖等問題,上升沿速度越快,其對差分長度匹配要求越高。
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:
Vdiff=V1-V2
在上面的式子中,Vdiff —差分信號
V1 —線 1 相對于共用返回路徑的信號電壓
V2 —線 2 相對于共用返回路徑的信號電壓
除了差分信號,共模信號也是在電路中存在的,可以用兩條線上的平均電壓來表示,定義為:
Vcom=1/2(V1+V2 )
在上面的式子中,Vcom—共模信號。理想狀態(tài),共模信號被認(rèn)為是沒有變化的。共模信號由于不帶有信息,所以不影響信號完整性和系統(tǒng)性能。所以接收端要想準(zhǔn)確的接收差分信號,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。差分和共模信號分量都是屬于高頻信號,如下圖所示,差分信號在-0.25 到 +0.25 之間,傳輸線上的差分信號電壓就是 0.5V。
差分信號對傳輸之所以能夠抗干擾,是因為對兩個單端信號進(jìn)行差分檢測的時候,其噪聲有可能會抵消。只要外界對差分對中兩個單端信號上的干擾基本一致,就不會影響差分信號的傳輸。無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干擾。理想情況下,差分信號是正負(fù)對稱的,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)傳輸線長度不等,造成傳輸時間不一致,實際上就是信號在時間軸上的不對稱,在終端負(fù)載電阻上就能觀察到如圖2所示的波形。
顯然此時的正負(fù)波形沒有嚴(yán)格對稱,差分電路中的正負(fù)電流無法抵消,于是其電源中就有共模電流份量在流動。共模輻射是很難處理的。
有很多方面的因素都會影響信號的完整性。就像信號的上升時間縮短、不同的信號通道之間時延不一樣、頻率發(fā)生變化、互聯(lián)通道沒有達(dá)到理想狀態(tài)以及外部環(huán)境發(fā)生變化等都會影響信號完整性。然而本質(zhì)原因,是因為信號的上升時間縮短。這樣的話,隨著上升時間越來越短,傳輸信號中不可避免的就會產(chǎn)生更多的高頻分量,由于高頻分量與通道之間會產(chǎn)生相互影響,這樣就有可能給信號帶來許多不可預(yù)知的畸變。
幾乎全部的信號完整性問題能夠分成下面 3 種問題的影響:時序、噪聲、電磁干擾。
在時序內(nèi)對信號完整性進(jìn)行研究其實就是一個比較復(fù)雜的領(lǐng)域。一個時鐘內(nèi),肯定會發(fā)生一定量的操作,所以需要在時間預(yù)算中劃分出一小段時間并把這些時間分配給各種不同的操作。雖然時序是影響信號完整性的一個因素,但是我們一般主要是對噪聲部分的問題進(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,這些因素之間還會相互影響相互制約,所以對信號完整性的研究是一個綜合平衡各種因素的過程。
差分電路的好處是在于對稱,包括傳輸線的長度對稱,倘若做不到,差分信號轉(zhuǎn)共模信號后會帶來EMI和眼圖等問題。上升沿速度越快,對差分長度匹配要求越高。