串行總線(xiàn)---差分互連（差分線(xiàn)）之共模、奇模、偶模

　　講差分線(xiàn)，信號的模態(tài)是一個(gè)繞不過(guò)去的話(huà)題。記得我在剛接觸SI的時(shí)候，曾被這些概念弄得傷透了腦筋。差分，共模，奇模，偶?！@些概念經(jīng)常把人繞的很暈。但是為了理解差分信號的傳輸機制，這些基礎概念又不得不理解清楚，弄清楚了，很多問(wèn)題就會(huì )迎刃而解，下面就讓我們一起來(lái)捋一捋這些容易混淆的概念。

　　首先讓我們來(lái)明確一下共模信號的概念。共模信號是相對于差分信號來(lái)說(shuō)的?？聪旅孢@張圖。

　　圖 1

　　差分信號和共模信號定義對比如下：

　　圖1和公式已經(jīng)描述的很清楚了：在差分對中，差分信號被定義為兩根單端信號的差值，共模信號指的是兩根信號線(xiàn)上的平均值，暫且就這么理解吧。

　　那么，為啥要定義共模?個(gè)人理解：為了體現電壓的跳變，人為規定了一個(gè)電壓參考標準。將信號分成共模電壓和差分電壓來(lái)研究，能夠看清問(wèn)題的本質(zhì)。請看如下信號，該信號是直流還是交流?

　　圖 2

　　該信號既包含直流的成分也包含交流的成分，可以將信號拆開(kāi)來(lái)看，拆分后，信號成分就很明確

　　圖 3

　　對這種分析方法有沒(méi)有很熟悉的感覺(jué)?其實(shí)將信號從時(shí)域轉換為頻域使用的就是這種思想。頻域中，我們將數字信號理解為不同頻率成分正弦波的疊加，這里我們又把信號拆分成直流和交流。由此，我們這樣來(lái)描述差分對上的單根信號：

　　如此一來(lái)，單端信號就被描述成為共模信號與差分信號的疊加，共模電壓一般是個(gè)恒定的值。單端信號也可以理解為以共模電壓為基礎，在共模電壓的基礎上上下擺動(dòng)。這樣描述對于解釋差分信號的很多特性都有很大的幫助，例如在描述一個(gè)通道的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì )提到差分轉共模。在理想情況下，共模信號是保持恒定不變的，如果共模信號出現了波動(dòng)，就會(huì )出現EMI輻射問(wèn)題。具體原理在后期的文章中會(huì )專(zhuān)門(mén)的講到。

　　這里我們引入了共模電壓的概念，相信大家對差分信號的認識更深刻了。那么，還經(jīng)常聽(tīng)到別人說(shuō)到奇模，偶模。這又是啥意思呢?模態(tài)，說(shuō)到底還是用來(lái)描述差分對上的信號狀態(tài)的。

　　圖 4

　　如上圖4所示，信號線(xiàn)1和2上的信號可以是同向的，也可以是反向的。信號的流向不同，對應的電磁場(chǎng)不同，如下圖5：

　　圖 5

　　兩線(xiàn)上有相同的驅動(dòng)電壓為偶模;兩線(xiàn)上有相反的驅動(dòng)電壓為奇模。奇模狀態(tài)下，圍繞在單根線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)被抵消了一部分，偶模狀態(tài)導體周?chē)拇鸥芯€(xiàn)得到了加強。奇模和偶模狀態(tài)，導致信號線(xiàn)周?chē)碾姶艌?chǎng)分布不一樣，因此信號感受到的阻抗就會(huì )不一樣，我們知道差分阻抗一般情況下小于2倍的單端阻抗，這也是兩根線(xiàn)相互耦合的結果。