差分对交互式布线

差分对布线是一种设计技术，用于创建一个平衡的传输系统，能够在印刷电路板上传输差分（相等且相反）信号。通常，这种差分布线将与外部差分传输系统（如连接器和电缆）接口。

差分信号系统是一种通过一对紧密耦合的载体传输信号的系统，其中一个载体传输信号，另一个载体传输与信号等大但相反的镜像。差分信号的开发是为了适应信号源的逻辑参考地无法与负载的逻辑参考地良好连接的情况。差分信号天生对共模电气噪声具有免疫性，这是电子产品中最常见的干扰因素。差分信号的另一个主要优点是它最小化了信号对产生的电磁干扰（EMI）。

差分对PCB布线是一种设计技术，用于创建一个平衡的传输系统，能够在印刷电路板上传输差分（等大且相反）信号。通常，这种差分布线将与外部差分传输系统（如连接器和电缆）接口。

需要注意的是，尽管在双绞线差分电缆中实现的耦合比可能高于99%，但在差分对布线中实现的耦合通常会低于50%。当前的专家意见认为，PCB布线任务不是试图确保达到特定的差分阻抗，而是要专注于确保差分信号在从外部电缆传输到目标组件的过程中以良好的状态到达。

根据著名的行业高速PCB设计专家Lee Ritchey的说法，成功的差分信号传输需要：

• 将每个路由信号阻抗设置为传入差分电缆阻抗的一半。
• 确保两个信号线在接收端各自以其特性阻抗正确终止。
• 两条线应等长，容差应符合逻辑家族和设计中使用的电路频率。应专注于保持时序；匹配长度足够接近以满足设计的偏斜预算。示例长度容差包括高速USB，长度不匹配应不大于150 mils；DDR2时钟需要匹配到25 mils以内。
• 利用将两个信号并排路由的好处，有助于实现匹配长度的高质量路由。在需要时，可以接受分开以绕过障碍物。
• 只要能维持信号阻抗，层变化是可以接受的。

从原理图转移差分对到PCB编辑器

如果您已经在原理图中对网络放置了差分对指令，默认的项目选项设置将导致在PCB上创建差分对成员。在PCB项目选项对话框中使用以下选项来配置此功能：

• 比较器标签页 - 额外的差分对（然后检查不同的差分对以获取后续更新，如果您也在创建/更改设计规则，则选择规则选项）
• ECO生成标签页 - 添加差分对（然后更改差分对以获取后续更新，如果您也在创建/更改设计规则，则选择规则选项）
• 类生成标签页 - 生成网络类（如果您还在创建网络类以用于定义PCB差分对布线规则的范围）

在PCB上查看和管理差分对

差分对的定义可以在设置为差分对编辑器模式的PCB面板中查看和管理。下面的图片显示了属于差分对类ROCKET_IO_LINES的对。对V_RX0被高亮显示；这对中的网络是V_RX0_N和V_RX0_P。每个成员网络名称旁边显示的-和+是系统标志，指示它是对中的正成员还是负成员。

在差分对编辑器中可以查看和管理差分对。在差分对类别区域右键点击以创建新的类别。

在PCB面板的差分对编辑器模式下，其三个主要区域会变化，以反映当前PCB设计的差分对层次结构（从上到下排序）：

• 差分对类别。
• 类别中的单个成员差分对。
• 构成差分对的基本网络（负和正）。

定义差分对类别

通常，设计规则需要针对不止一对差分对。在这种情况下，您可以定义差分对的类别，将它们聚集到逻辑组中。右键单击差分对类别条目然后选择属性（或直接双击条目）将打开编辑对象类对话框，在该对话框中，您可以重命名或查看/修改类别中差分对的成员资格。要完全控制和编辑所有类别，包括差分对类别，请使用主菜单中的设计 » 类别命令打开对象类别资源管理器对话框。

对象类资源管理器允许创建、查看和修改所有类，包括差分对。

管理差分对

差分对可以在原理图上定义，也可以在PCB编辑器中定义。后者的管理是通过配置为差分对编辑器模式的PCB面板中的差分对区域来执行的。对于选定的特定差分对类别，属于该类别的所有当前定义的差分对对象都将在差分对区域中列出。

使用该区域下方的按钮根据需要管理您的差分对：

• 要创建一个新的差分对对象，请点击添加按钮。在弹出的差分对对话框中，为正负网选择现有网络，为该对命名，然后点击确定。

快速从命名的网络中创建对。

• 要修改现有的差分对，请选择其条目并点击编辑按钮。将打开差分对对话框，当前选择的用于对的网络将被输入到正网络和负网络下拉字段中。根据需要更改对的一个或两个网络，或重命名对。

您也可以在差分对条目上右键单击，然后选择属性，或者直接双击条目。

• 要删除现有的差分对，请选择其条目并点击删除按钮。

从设计网络创建差分对

如果您正在配对具有一致命名方案的网络（即它们具有公共前缀和一致的正/负后缀，例如，TX0_P 和 TX0_N），您可以使用从网络创建差分对对话框。在差分对编辑器模式下的PCB面板中点击从网络创建按钮以打开对话框。

根据对话框顶部的过滤器条目，列出了待创建的差分对对象。

这种自动化方法的有效性直接取决于为构成差分对的特定网络所使用的命名约定。理想情况下，会使用一种命名约定，以便一个共同的根后面跟着一个一致的正/负指示符（P和N）。例如，考虑接收信号D_ETH_O.RX，这是设计中的一个差分信号。构成此信号的两个网络是ETH_O.RX_P和ETH_O.RX_N - 分别代表信号的正面和负面。

对话框顶部的过滤器使您能够快速定位这些网络，按照它们所属的网络类别以及用于区分预定配对中的正负网络的特定区分因素，例如，_P 和 _N。您还可以定义要添加到创建的差分对对象的前缀，并确定它们将被添加到哪个差分对类中。

对于每个差分对对象，对话框列出了其组成的正负网络。默认情况下，所有潜在的差分对对象都被选中以创建，可以通过清除相关的创建复选框来排除单个对象。

设置所有选项后，点击执行按钮 - 将创建差分对对象，并且PCB面板将相应更新。

将xSignals与差分对一起使用

主页： 使用xSignals定义高速信号路径

如果您的差分对在信号路径中有串联组件，您可能会发现创建xSignals很有价值。xSignal是设计师定义的两个节点之间的信号路径。它们可以是同一网络内的两个节点，也可以是不同网络中的两个节点。使用xSignal，您可以定义信号路径，使其包括串联组件两侧的网络。xSignals的路径长度计算包括通过串联组件的路径长度，当在PCB面板的xSignals模式中选择xSignal时，会显示细线来表示。

这些差分对已被定义为xSignals；路径长度包括串联组件。

适用的设计规则

要交互式地布线一对差分对，请在PCB规则和约束编辑器对话框（设计 » 规则）中创建并配置以下两个设计规则：

• 差分对布线 - 定义了对中网络的布线宽度、对中网络间的间隔（间距）以及整体未耦合长度（当间距宽于最大间距设置时，对变得未耦合）。设置此规则的范围以针对差分对的对象，例如，IsDifferentialPair 或 InDifferentialPairClass('所有差分对')。注意，最小/首选/最大间距设置可以在布线过程中使用，但在设计规则检查中不能使用。在设计规则检查期间，对中网络间的距离通过适用的电气间隙设计规则进行测试，如下面的高亮框所解释的。

• 电气间隙 - 定义任何两个基本对象（例如，焊盘-焊盘、走线-焊盘）在任何网络、相同网络或不同网络上的最小间隙。将此规则的范围设置为针对差分对成员的目标对象，例如，InDifferentialPair，并在对话框的约束区域中选择适当的对象类型，如下所示。

设置设计规则的范围

设计规则的范围定义了您希望将规则应用到的对象集合。由于差分对是一个对象，您可以使用如下查询示例：

• InAnyDifferentialPair - 是任何差分对中的对象。
• InDifferentialPair('D_V_TX1') - 定位名为D_V_TX1的差分对中的两个网络。
• InDifferentialPairClass('ROCKET_IO_LINES') - 定位属于名为ROCKET_IO_LINES的差分对类中所有对的所有网络。
• (IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) - 定位名称为D_V_TX1的差分对对象。
• (IsDifferentialPair And (Name Like 'D*')) - 定位所有名称以字母D开头的差分对对象。

使用差分对规则向导定义规则

虽然可以使用PCB规则和约束编辑器（设计» 规则）手动创建规则，但PCB面板在差分对编辑器模式下提供了差分对规则向导的便利。使用规则向导按钮（位于PCB面板的网络区域下方）访问向导，并根据需要实施规则属性。

差分对规则向导通过规则定义过程指导您。

请注意，规则的范围将取决于启动向导之前在PCB面板中的选择，如下所示：

差分对类别

如果选择了所有差分对类别，则每个规则的范围将是全部。

如果选择了特定的差分对类别，每个规则的范围将是 InDifferentialPairClass('ClassName')。

差分对

如果在面板中选择了单个差分对对象，范围将是：

• 宽度 - InDifferentialPair('PairName')
• 匹配的网络长度和差分对布线 - IsDifferentialPair And (Name = 'PairName'))

如果在面板中选择了多个差分对对象，每个对对象将有单独的范围条目，每个条目之间用“或”操作符分隔。例如，针对单独选择的差分对对象D_ETH_O.TX和D_ETH_O.RX的布线宽度规则将具有以下范围：
InDifferentialPair('D_ETH_O.TX') 或 InDifferentialPair('D_ETH_O.RX')

布线差分对

相关页面： 交互式布线

差分对作为一对进行布线 - 也就是说，您会同时布线两个网络。要布线一个差分对，请从布线菜单或活动栏中选择交互式差分对布线。系统会提示您选择对中的一个网络；点击任意一个即可开始布线。选择差分对中的正线或负线都没有关系，因为系统会自动也选择另一条线。下面的视频展示了一个差分对的布线过程。

在差分对布线过程中，您可以执行以下功能：

• Shift+R 循环切换冲突解决路由模式（绕行、推挤、拥抱并推挤、遇到第一个障碍物停止、忽略障碍物）。
• Shift+空格键 循环切换可用的拐角样式（45度拐角、拐角处45度弧、任意角度、90度拐角、拐角处90度弧）。
• 使用任意角度拐角样式布线差分对时，按住 Shift 键，使用切线弧进行差分对布线。
• 按 空格键 在两种拐角方向子模式之间切换。
• 按 退格键 删除最后一个顶点。
• 按 3 循环可能的差分对布线宽度（用户选择、规则最小值、规则首选、规则最大值）。
• 按 Shift+6 循环可能的差分对间距（规则最小值、规则首选、规则最大值）。
• 使用数字小键盘上的 + 和 - 键切换布线层。
• 切换层并插入过孔时：按数字小键盘上的 * 键或使用 Ctrl+Shift+滚轮滚动 快捷键组合，然后
  • 按 4 循环可能的过孔尺寸（用户选择、规则最小值、规则首选、规则最大值）
  • 按 5 在层变化时循环可能的过孔图案
  • 按 6 循环可能的过孔堆叠，或按 8 显示列表以供选择（了解更多关于交互式布线中控制过孔放置）
• Shift+F1 显示所有可用的命令内快捷键。
• 在拐角处弧形模式中，按 "," 键减小最大弧半径，按 "." 键增加最大弧半径。通过移动光标可以交互式地更改弧大小。该设置定义了允许的最大弧半径，当您进行布线时，该半径会在状态栏上显示。

很多设置，比如当前的布线模式、宽度、间隙和过孔尺寸，都显示在状态栏（如下所示）或头顶显示（按Shift+H切换开/关）。 许多差分对布线行为与单网交互式布线相同。 ► 了解更多关于交互式布线

配置交互式差分对路由器

在交互式差分对路由模式的属性面板中，可以在交互式差分对路由过程中更改许多交互式差分对路由设置。在路由过程中按Tab键显示面板。

以下可折叠部分包含有关可用选项和控制的信息：

[折叠 collapsed class="" title="网络信息" id="net_information_idpr"]

• DP 名称 – 显示差分对的名称。
• DP 类别 – 显示路由所属的差分对类别（如果它是差分对类别的成员）。
• 已选择
  • 长度 – 选定段的总长度和。
  • 延迟 – 选定段的总延迟，包括那些未布线的。
• 总计
  • 长度 – 总信号长度。 信号长度是节点到节点距离的准确计算。放置的对象被分析以解决堆叠或重叠的对象和垫片内的漫游路径，且包括通孔长度。如果网络没有完全布线，也包括连接线的曼哈顿（X + Y）长度。
  • 延迟 – 总长度的布线段的延迟。

[/折叠]

属性

• 层 – 使用下拉菜单指定布线所在的层。
• 间隙 – 使用下拉菜单或Shift+6快捷键循环选择允许的间隙。
  • 最小 – 选择以指定同一差分对中不同网络之间原语的最小允许间隙。
  • 首选 – 选择以指定同一差分对中不同网络之间原语的首选间隙。
  • 最大 – 选择以指定同一差分对中不同网络之间原语的最大允许间隙。
• 过孔 – 如果过孔与模板关联，则此处显示模板名称。
• 过孔直径 – 指定过孔直径。
• 过孔尺寸 – 指定过孔孔径大小。
• 宽度 – 使用下拉菜单指定宽度。
  • 最小 – 表示将使用为当前网络定义的设计规则最小宽度
  • 首选 – 表示将使用为当前网络定义的设计规则首选宽度。
  • 最大 – 表示将使用为当前网络定义的设计规则最大宽度。