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差分信号系统是指信号通过一对紧密耦合载波传输的系统，其中一个载波传输信号，而另一个载波传输该信号的等量反向镜像。对差分信号进行开发，旨在解决信号源的逻辑参考地与负载的逻辑参考地无法很好连接的情况。差分信号对电子产品中最常见的干扰因素——共模电噪声具有固有免疫力。差分信号的另一大优势是，其可以最大限度减少信号对产生的电磁干扰（EMI）。

差分对PCB布线是一种用于创建能够在印制电路板上传输差分（等量反向）信号的平衡传输系统的设计技术。该差分布线通常将与连接器和电缆等外部差分传输系统连接。

值得注意的是，尽管在双绞线差分电缆中实现的耦合率可能超过99%，但在差分对布线中实现的耦合率通常低于50%。专家目前认为，PCB布线的任务不是尝试确保实现特定的差分阻抗，而是着重于确保差分信号在通过外部布线传输时，以良好状态到达目标元件。

根据高速PCB设计方面的著名行业专家Lee Ritchey的说法，为确保差分信号成功传输，需要：

如欲了解更多信息，请参阅Lee W. Ritchey的文章《Differential Signaling Doesn't Require Differential Impedance》，可从https://speedingedge.com/home/related-articles/获得。

单击该链接，以了解关于High Speed Design in Altium Designer的更多信息。

单击该链接，以了解关于Controlled Impedance Routing的更多信息。

通过将差分对指令放置到差分对内的每个网络内（Place » Directives），在原理图上对差分对进行定义。请注意，网络对必须用网络标签后缀_N和_P命名。

在设计同步过程中，差分对定义将被转移到PCB上。

在原理图内放置指令，以定义差分对。

为了将指令应用于网络类型对象，请放置一个Parameter Set指令对象，并确保其与网络对象接触，如上图所示。软件将检测该Parameter Set对象中是否存在设计规则和/或类，然后在设计同步过程中将其输出至PCB。

► 了解关于Parameter Set对象的更多信息

如果有大量对需要定义，则还可以放置一条Blanket指令。放置后，即可将指令应用于处于Blanket下的多个网络（软件将检测Net Label热点位于Blanket边界内的网络）。然后，Blanket将由一条单一Differential Pair指令进行标记，如下图所示。

该图还显示，除了指示将所包含的网络定义为差分对成员（通过Differential Pair指令）外，该指令还指示将所有所包含的网络定义为Net Class RocketIO成员，将差分对定义为Differential Pair Class ROCKET_IO_LINES成员，并创建一条差分对布线规则。由于在同一条Differential Pair指令中指定了一个Net Class，因此当您在PCB编辑器中，将设计转移到PCB编辑器中时，此规则将适用于RocketIO Net Class。

PCB规则自动创建功能不支持将差分对Differential Pair Routing分配给创建的Differential Pair Class。但如果Differential Pair指令中包含，则该功能支持将网络自动分配给Net Class。在此情况下，将在PCB编辑器中创建一条以Net Class为目标的单独Differential Pair Routing规则。然后，可以对此规则进行编辑，以将Differential Pair类作为目标。如果不包含Net Class，则将为Blanket项下的每个差分对创建单独的Differential Pair Routing规则。

Blanket可用于将多个网络配置为差分对成员，针对这些网络创建Net Class，并应用Differential Pair Routing设计规则。

如果您在原理图中的网络上放置了Differential Pair指令，则默认项目选项设置将在PCB上创建差分对成员。Options for PCB Project对话框中的下列选项用于对此进行配置：

可在Differential Pairs Editor模式下，通过PCB面板查看和管理差分对定义。下图所示为属于Differential Pair Class ROCKET_IO_LINES的对。V_RX0对将被高亮显示；该对内的网络为V_RX0_N和V_RX0_P。各成员网络名称旁边显示的系统标记-和+，表明其为该对内的阳极或阴极成员。

可在Differential Pair Editor中对差分对进行查看和管理。在Differential Pair Classes区域中右键单击，以创建一个新类。

在PCB面板的差分对编辑器模式下，其三个主要区域会发生变化，以反映当前PCB设计的差分对层次结构（按自上而下的顺序）：

设计规则通常需要针对一个以上差分对。在此情况下，您可以定义差分对类，然后将其聚集为逻辑组。右键单击差分对类入口，然后选中Properties（或直接双击该入口），以打开Edit Object Class对话框，并在该对话框中对该类的差分对成员进行重命名或查看/修改。为了全面控制和编辑所有类（包括Differential Pair Classes），请使用主菜单中的Design » Classes命令打开Object Class Explorer对话框。

您可以使用Object Class Explorer，创建、查看和修改所有类（包括Differential Pairs）。

差分对既可以在原理图上定义，亦可以在PCB编辑器中定义。当在其Differential Pairs Editor模式下进行配置时，通过PCB面板的Differential Pairs区域对后者进行管理。对于选中的特定差分对类，属于该类的所有当前定义的差分对对象均将在Differential Pairs区域内列出。

根据需要，使用该区域下方的按钮对差分对进行管理：

通过已命名网络，快速创建差分对。

如果您配对的网络采用统一的命名方案（即采用统一的前缀和正/负后缀，例如TX0_P和TX0_N），则您可以使用Create Differential Pairs From Nets对话框。在Differential Pairs Editor模式下，单击PCB面板上的Create From Nets按钮，以打开该对话框。

潜在差分对对象将按照对话框顶部的过滤器入口列出，以便创建。

该自动方法的有效性直接取决于构成差分对的特定网络所使用的命名规则。命名规则应确保网络名称由共根和统一的正负指示符（P和N）组成。例如，可以考虑接收器信号D_ETH_O.RX，即设计中的差分信号。构成该信号的两个网络为ETH_O.RX_P和ETH_O.RX_N——分别表示信号的正负。

您可以使用对话框顶部的过滤器，根据网络所属网络类和特定区别因素，快速定位这些网络，其中区别因素用于区分预期配对内的阳极网络和阴极网络，例如_P和_N。您还可以定义一个前缀，然后添加到创建的差分对对象中，并决定将其添加到哪个差分对类中。

对于每个差分对对象，该对话框均将列出其阳极网络和阴极网络。将默认选中创建所有潜在差分对对象，但可通过清除相关Create复选框，将个别对象排除。

在按要求完成所有选项的设置后，单击Execute按钮——差分对对象将被创建，且PCB面板将相应地更新。

主页面： Defining High Speed Signal Paths with xSignals

如果差分对的信号路径上有串联元件，则需要创建xSignals。xSignal是两个节点之间的设计者自定义信号路径。它们既可以是同一网络内的两个节点，亦可以是不同网络内的两个节点。您可以使用xSignal定义信号路径，以确保串联元件两侧均有网络。xSignals布线长度计算包括通过串联元件的布线长度，如在PCB面板xSignals模式下选择xSignal时显示的细线所示。

这些差分对已被定义为xSignals；布线长度包括串联元件。

xSignals可用于确定设计规则（包括Matched Length和Length规则）的范围。

► 了解关于Defining High Speed Signal Paths with xSignals的更多信息

为了对差分对进行交互式布线，请在PCB Rules and Constraints Editor对话框中，创建和配置以下两条设计规则（Design » Rules）：

重要提示：当您对差分对进行布线时，应按照相关Differential Pair Routing设计规则中定义的当前Min/Preferred/Max Gap设置，将差分对内的已布线网络分开（在布线过程中按Shift+6键循环显示Gap模式，并检查Status栏以查看正在使用哪种模式）。但在设计规则检查过程中，所有电气对象均将按照相关Electrical Clearance设计规则进行测试。如果差分对内网络之间的放置间距小于相关Electrical Clearance设计规则允许的最小设置，则需要添加一条适用于差分对的额外Electrical Clearance设计规则，以确保其间距与Diff Pair Routing Gap设置保持一致。此规则还应确保用于定义待测Net类型的设置与Same Differential Pair设置一致，如该图所示。

设计规则范围定义了您想要应用此规则的对象集。由于差分对是一个对象，因此您可以使用类似于以下示例的查询：

尽管可以使用PCB Rules and Constraints Editor（Design » Rules）手动创建规则，但PCB面板将在Differential Pairs Editor模式下提供使用Differential Pair Rule Wizard的便利。使用Rule Wizard按钮（PCB面板Nets区域下方），访问Wizard并根据需要实现规则属性。

您可以在Differential Pair Rule Wizard的指导下，完成规则定义过程。

请注意，规则范围将取决于启动向导之前在PCB面板上选中的内容，如下所示：

差分对类

如果选中All Differential Pairs类，则每条规则的范围将是All。

如果选中某个特定差分对类，则每条规则的范围将是InDifferentialPairClass('ClassName')。

差分对

如果在面板上选中某个单一差分对对象，则范围将是：

如果在面板上选中多个差分对对象，则每个差分对对象均会有单独的范围入口，且每个入口均由运算符'Or'分隔。例如，针对单独选中的差分对对象D_ETH_O.TX和D_ETH_O.RX的布线Width规则的范围将是： InDifferentialPair('D_ETH_O.TX') Or InDifferentialPair('D_ETH_O.RX')

相关文章：Interactive Routing

差分对将成对布线——即，您将同时为两个网络进行布线。为差分对进行布线时，请在Route菜单项下选中Interactive Differential Pair Routing。请根据提示，选中差分对内的一个网络；单击任意网络即可开始布线。以下视频显示了一个正在布线的差分对。

您可以在差分对布线过程中，执行以下功能：

当前布线模式、宽度、间距和过孔尺寸等众多设置，均将在Status栏（如下图所示）或Heads Up Display中显示（按Shift+H键，切换其开/关状态）。

许多差分对布线行为与单一网络交互式布线相同。

► 了解关于Interactive Routing的更多信息

许多交互式差分对布线设置可以在交互式差分对布线过程中，在Properties面板Interactive Differential Pair Routing模式下进行更改。请在布线过程中，按Tab键显示该面板。

以下可折叠部分包含了关于可用选项和控件的信息：

由相关设计规则定义的约束将列在Properties面板的Rules部分。

主要文章：Post-Route Glossing and Retracing

PCB编辑器拥有可用于改善现有布线质量的强大工具。这些工具被称为Glossing和Retracing，且二者均可在Route菜单中使用。

差分对布线中的动画，简单演示了如何通过将Gloss Effort (Routed)设置为Strong，进行修线。

► 了解关于Post-Route Glossing and Retracing的更多信息

主要文章：Modifying the Routing

在布线过程中，在许多情况下，您需要更改一些现有布线，例如，您可能对焊盘出口不满意，因此希望对其进行重塑（如以下视频所示）。尽管您可以通过单击并拖动线路段，更改现有布线，但通常进行重新布线将更容易。

为此，请选择Route » Interactive Differential Pair Routing命令，然后单击现有布线上的任何位置。继续对新路径进行布线，并在必要时返回，以与现有线路对接。这将在旧路径和新路径之间形成一条环路。当您右键单击或按Esc键终止布线时，冗余线段以及冗余过孔均将被自动删除。差分对布线与单一网络布线略有不同。进行单一网络布线时，可将最后线段（预测线段）配置为空心；该线段不会在您单击时放置。差分对布线不包括预测线段，因此当您单击时，您将放置所有可见线段。定位光标以确保无任何冗余线段。

差分对布线与单一网络布线略有不同。进行单一网络布线时，可将最后线段（预测线段）配置为空心；该线段不会在您单击时放置。差分对布线不包括预测线段，因此当您单击时，您将放置所有可见线段。定位光标以确保无任何冗余线段。

如果您通过手动拖动线路段调整差分对，则您可以将一个差分对成员与另一个差分对成员一同推挤，或者独立拖动每个差分对。

使用环路删除功能，以交互方式将差分对沿新路径重新布线，而旧布线环路将被自动删除。还可通过拖动一条布线，以推挤另一条，对差分对进行修改。

如需了解更多信息，请参阅Modifying the Routing。

PCB设计者可能因后期设计变更，或者为了完成其设计，而需要花费大量时间调整布线。调整时，可能需要推挤现有布线，拖动过孔，以及微移元件。

在Properties面板上调整过孔拖动行为。

作为对邻接布线修线功能支持的补充，该软件还支持过孔拖动。过孔拖动支持Neighbor Glossing，以在PCB编辑器Properties面板Interactive Via Dragging模式下进行配置。在过孔拖动过程中，按Tab键可进入该面板并对设置进行调整。

为了识别差分对内的成员，我们需要使用Coupling概念。如果Keep Coupled选项已在软件识别出属于差分对的对象时，通过Properties面板Interactive Sliding或Interactive Via Dragging模式启用，则软件将尝试拖动差分对的伙伴线路或过孔。

当您拖动一个过孔对时，按X键可以将其旋转90度。

为确认伙伴对象已进行耦合，软件将从以下方面对这些对象进行检查：

您是否曾经在布线过程中陷入困境，弄不清楚为何布线无法通过间距？您可能在差分对布线过程中更易受到这种挫折。Altium Designer的动态显示间距边界功能，将有助于解决上述困境。启用后，由现有对象和间距规则定义的禁行区将以阴影多边形铺铜的形式，显示在局部观察圈内，如以下视频中所示。按Ctrl+W键，以切换该功能的开关状态。

  在差分对布线过程中，动态显示间距边界。

显示区域既可以限制为光标当前所处位置周围的某个区域，亦可以为整个屏幕。显示区域将由Preferences对话框PCB Editor - Interactive Routing页面项下的Reduce Clearance Display Area子选项控制。

由于差分对具有固有抗噪性，且能够降低提供优质信号返回路径的难度，因此经常被用于高速设计。但类似于单边信号，必须对其长度进行管理，以确保满足信号时序要求。

在差分对布线过程中，差分对内两个网络的长度既将在Status栏上显示，亦将在Heads-up Display中显示（按Shift+H键切换开/关状态）。当您退出差分对布线时，PCB面板上显示的长度值将进行更新。

差分对内每个网络的当前布线长度均将在Heads-up Display中显示（按Shift+H键切换开/关状态）。

PCB面板用于检查设计空间中的对象，且包含Nets，Differential Pairs 和 xSignals等检查模式。该面板包含每个网络/差分对/xSignal的详细信息（包括，信号长度和延迟）——右键单击该面板的各个部分，以显示该部分的命令上下文菜单。例如，当面板处于Nets模式时，右键单击该面板的Nets部分，并使用Columns子菜单启用或禁用Signal Length和Delay等详细信息。当有Length和/或Matched Length规则应用时，不符合设计规则的网络Signal Length列将以橙色（小于目标长度）或红色（超过目标长度）高亮显示。

使用PCB面板，监控长度匹配进度。

► 了解关于PCB面板的更多信息

可通过定义Length 和 Matched Length设计规则，确保飞越时间和偏移时序要求得到满足。除了在进行设计规则检查（DRC）时使用外，这些规则还将在交互式长度调整过程中使用。

Matched Length设计规则用于检测规则范围所针对的最长差分对，以该差分对的Average Length值为参考，对比其他目标对，并要求其长度在规则中定义的正负公差内。Average Length值将在PCB面板Differential Pairs Editor模式中显示。

Length和Matched Length设计规则可以按Length Units或Delay Units确定范围。如果规则按延迟确定范围，则Length Tuning Gauge也将以延迟显示。

在很多情况下，可能既有差分对间匹配长度要求，亦有差分对内匹配长度要求。

为了对其进行管理，应创建合适的Matched Length设计规则：

创建一条匹配长度规则，以定义差分对之间（或在该示例中，xSignals之间）的长度要求。

再创建一条匹配长度规则，以定义对内长度要求。

主要文章：Length Tuning

使用两条长度调整命令，调整差分对长度，以及各差分对内的网络长度。进行长度调整时：

来自相关Length和/或Matched Length设计规则

来自用户选中的布线差分对

将数值手动输入Target Length字段

首先调整差分对长度，然后再调整差分对内较短网络的长度。

如果在长度调整过程中未出现调整折叠段，则很可能是当前设置不适合放置折叠段的空间。如果在调整过程中发生此情况，请按Tab键，在Differential Pair Length Tuning模式下打开Properties面板，并检查面板中Pattern部分的设置是否合理。例如：

为此，可将Style设置为Mitered Lines，单击Pause按钮以恢复长度调整，然后使用快捷键1和2对Miter进行交互式调整，快捷键3和4对Space（间距）进行调整，以及快捷键,和&.对Amplitude进行调整。当调整至预期效果时，按Spacebar键循环至您喜欢的Style。

请参阅Length Tuning 页面，以了解更多信息，其中该页面详细列出了可用于更改折叠段样式、振幅和间距的快捷键。该页面还解释了当Length和Matched Length设计规则中出现设置重叠时，软件将如何决定服从哪些规则设置。

该视频展示了通过添加长度调整折叠段对其他差分对的长度进行调整（基于xSignal长度）。然后，参考该差分对内的较长成员，对每个差分对内的较短成员进行长度调整。视频还展示了如何以交互方式移动和重塑差分对，如何删除调整折叠段，以及如何在放置过程中使用快捷键塑造新的折叠段。

差分对长度可以通过添加长度调整折叠段进行调整。折叠段是一个可被移动、重塑和删除的对象。

##感谢FEDEVEL Academy (www.fedevel.com)的Robert Feranec在本页图片中使用了iMX6 Rex开发板(http://www.imx6rex.com/)。