結合線路は通常は差動駆動されるように設計されています。この場合伝送線路を伝搬する信号は差動インピーダンスに出会ます。これは線路そのもののインピーダンスより低くなります。なぜなら、同極性および反極性を持つ 2 つの伝搬信号の影響によって構造がもう一つのグランドが導体間に垂直に追加されたように振舞うためです。これは「想像上の」または「仮想の」グランドですがその影響は実際の銅壁と同じです。
しかし、ペアの結合線路の信号すべてが必ずしも差動であるとは限りません。もっとも単純な例としては電気的なノイズです。差動ペアを使用する一つの理由に低レベルの信号が電気的ノイズの発生する環境の受信側で忠実に再生されるからです。なぜなら導体が近接しているので、同じノイズによって影響を受けます。ペアの結合線路を走るノイズはその振幅と極性双方において同じです。ですから元の信号が同極性および反極性を有し、仮想グランドの影響がある場合でも、ノイズはそのようなグランドに出会うことはありません。実際には、ノイズは両方の導体で同じですから、その影響で両方の導体のインピーダンスがほんの少し上がります。ですから伝搬時にノイズに乗るインピーダンスは偶数モードインピーダンスと呼ばれます。
インピーダンス関連の用語の定義
シングル エンド
Zo:
近接の線路に結合されていないシングル ラインの試験時に観測されるインピーダンス
差動
(Zdiff):同極性または反極性の信号でドライブされた線路ペア間のインピーダンスの試験。(Zdiff
は奇数モード インピーダンス値を
2
倍にしたものです。）
奇数モード
(Zoo):線路ペアの一方が同極性または反極性でドライブされた場合のもう一方のインピーダンスを試験したときに観測されるインピーダンス（差動インピーダンスの半分の値）
コモンモード
(Zcm):同一（共通の)信号による線路ペアの試験時に観測されるインピーダンス
偶数モード
(Zoe):同一信号による線路ペアの一方を試験したとき測定したインピーダンス（偶数モードはコモンモードの値の
2
倍です）。
これは実際には設計に関する問題で、これらのアプリケーション ノートで検討する範囲外のことです。しかし、一つだけ例を挙げるとするなら、上述の信号ペアのノイズをもう一度考えてみてください。伝送線路の信号品質を確保し反射を最小限にするためには正しい終端が必要です。それでは上記の場合の、正しい終端とはなんでしょう？信号は奇数モードのインピーダンス出合い、ノイズはインピーダンスが高いと発生します- 偶数モード。低いまたは高い、どちらのインピーダンスを選択しますか。または間をとりますか？または他に何か解決策はありますか？
はい、3 番目の解決策があります。その解決策は優美で必ずしも必要でないかも知れません。しかし、それは偶数モードおよび奇数モード双方の終端手法です。最初に、単純に 2 つの線路を終端抵抗の正しい偶数モードの値でグランドに終端します（これらの 2 つの抵抗を Ra と Rb とします）。次にもう一つの抵抗 Rc をペアの間に入れます。
図 2a 結合線路ペアの一般的な Pi 終端
各トラック上の偶数モードの成分が同一であるためのこの抵抗は偶数モードの信号には観測されず、偶数モードの電流はこの抵抗を流れません。
図 2b 偶数モードの等価終端 (Rc のオープン回路を示す）
しかし、奇数モードでは抵抗の中心は常に 0v です。. ところでこの半分の抵抗は偶数モードの終端抵抗で並列に見えます。ですから奇数モードのインピーダンスは Ra の並列では ½ Rc と等しくなります。
図 2c 奇数モードの等価終端（仮想グランドを示す）
この配列は奇数モードおよび偶数モード双方の線路を伝搬する信号を完全に終端します。
図 4a 偶数モードおよび奇数モードの電界
図 4a 偶数モードおよび奇数モードの磁界
奇数モードでは 2 つの伝搬信号の同極性および反極性により導体間の「仮想グランド」層を構成します。.
図 4c .奇数モードの導体間の仮想グランド
奇数モードおよび偶数モード双方のインピーダンスの制御が必要な設計が増えてきました（例：USB 2.0)。 つまり、インピーダンス特性 PCB の資料を準備する際には相応の注意が必要だということです。さてそろそろ中心差動インピーダンス値を多少変更しても偶数モードの仕様を外れないということを確認することが重要になってきました。その逆も然りです。 Polar Instruments のSi8000 は奇数モードおよび偶数モード インピーダンスを得るために強力な 2d フィールド ソルバーを使用しています。これらの値は Si8000 Quicksolver を使用することにより迅速に得ることができ、また Microsoft のExcel を使って構造の外形と奇数および偶数モード間の相互関係の詳細なグラフによる分析を可能にしました。（下図 5 参照).
図
5
導体間隔に対する奇数モードおよび偶数モード インピーダンス
PCB
特性インピーダンスの測定に関する詳細はこのmartyn.gaudion@polarinstruments.com
にあります。フィールド ソルビング インピーダンス設計のソフトウェアにに関する情報は次までご連絡ください：ken.taylor@polarinstruments.com
参考文献 — 上記の内容に関しさらに知識を深めたい方はまず下記書籍を参考にされるとよろしいかと思います。
Hall, Hall, McCall, High-speed Digital Design, Wiley, 2000
Howard Johnson and Martin Graham, High Speed digital design:A handbook of Black Magic, Prentice Hall 1993.
