差分信号PCB长度匹配：差之毫厘，谬以千里
来源：捷配
时间: 2026/01/26 09:19:28
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做高速 PCB 设计的工程师都知道，差分信号是抑制电磁干扰、提高信号完整性的 “利器”。但你知道吗？差分信号的 “生命线”，就是两根差分线的长度匹配。哪怕长度差只有几 mil，都可能让差分信号的性能大打折扣，今天咱们就来聊聊差分信号长度匹配的那些事儿。
先复习一下差分信号的工作原理：差分信号是通过两根信号线之间的电压差来传输数据的，两根线的电流方向相反，磁场相互抵消，从而大大降低了电磁辐射。理想状态下，两根差分线的长度、阻抗、间距都应该完全一致，这样才能保证信号的共模噪声被有效抑制。
那为啥差分信号对长度匹配的要求这么高？因为如果两根差分线的长度不一样，信号到达接收端的时间就会不同，这就会产生时延差。时延差会导致差分信号的共模成分转化为差模成分，不仅降低了共模抑制比，还会引入额外的噪声。尤其是在高速差分信号中，比如 10Gbps 以上的 LVDS 信号，时延差会严重影响信号的眼图质量，甚至导致数据传输失败。
一般来说，差分信号的长度差要求非常严格，通常控制在5mil 以内，对于超高速信号，这个要求会更苛刻，甚至要控制在 2mil 以内。这个数值是怎么来的呢？其实是由信号的上升时间决定的。时延差对应的时间，不能超过信号上升时间的 10%，否则就会影响信号完整性。换算成长度的话，就是我们常说的几 mil 的长度差限制。
接下来，重点说说差分信号长度匹配的实操方法：
首先，优先保证差分对内的长度匹配，再考虑组间匹配。差分对内的两根线，是长度匹配的重中之重，必须严格控制长度差。而不同差分对之间的长度差，要求可以适当放宽。
然后，差分信号的长度补偿，尽量用蛇形走线，但蛇形走线的设计有严格的规范。第一，蛇形走线的弯曲部分，必须是对称的，不能一边弯得多，一边弯得少。第二，蛇形走线的节距要足够大，避免产生谐振。第三，蛇形走线不能放在差分线的两端，最好放在走线的中间部分，这样对信号的影响最小。
这里还要强调一个误区：很多工程师为了追求长度匹配，会把差分线的蛇形走线做得很密集，甚至让相邻的蛇形线靠得很近。这样做是错误的，密集的蛇形走线会增加差分线之间的耦合，导致阻抗突变，反而会影响信号完整性。正确的做法是，蛇形走线的间距要大于 2 倍线宽，并且尽量远离其他信号线。
另外，差分信号在换层的时候，一定要注意过孔的对称。如果一根差分线加了一个过孔，另一根也必须加一个相同的过孔，而且过孔的位置要对称，这样才能保证两根线的寄生参数一致。同时，过孔的数量要尽量少，最好不要超过 2 个，过多的过孔会增加信号的损耗。
最后，差分信号长度匹配完成后，一定要进行仿真验证。可以用信号完整性仿真软件，比如 Cadence Sigrity，对差分信号的眼图、时延差、共模噪声等参数进行分析，确保满足设计要求。
差分信号的长度匹配，真的是 “差之毫厘，谬以千里”。只有把每一个细节都做到位，才能让差分信号发挥出最大的优势，保证高速 PCB 的稳定运行。
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