即使长度匹配，时间预算仍然独立存在
一句话总结
差分信号读取的是两个电压之差，但这并不意味着两个电压可以在任意时刻到达。互补信号的到达时间一旦错位，差分电压的转换就会被拉长，两个电压的平均值在转换区间内也会移动。作为平均值的共模是否稳定，与是否按时达到所需的差分阈值，是两个不同的问题。这一次逐一计算走线偏斜的符号、共模偏差和接收时刻，把“信号很好”这种含糊的结论变成具体的证据。
为什么需要它
如果两条线路同时延迟 0.5ns，二者到达的时间差保持不变，但接收时刻会推迟。反过来，如果只有一条线路延迟，相对延迟和平均电压就会改变。如果不区分这两种情况，就会误以为通过等长措施，连整个时序问题也解决了。信号经过足够长的时间之后，两种情况可能显示出相同的最终差分电压，所以只检查一个终点就会漏掉问题。必须沿时间轴同时观察两个电压。
这里由真实的 ngspice 引擎计算数值电路。不过，该电路是两条互不耦合的理想传输线。真实差分 PCB 的耦合、奇模阻抗、过孔、连接器、与频率相关的损耗和辐射噪声都没有包含在内。引擎运行过，并不意味着所有物理现象都被纳入了。通过这种简化，把延迟不平衡这一项的影响分离出来。
工作原理
上图不是真实的波形图，而是表明对同一时刻的两个电压做了什么运算来分解的结构图。转换过程的整体面貌，将在实验中用原始波形来确认。
两侧的源电阻、线路特性阻抗和以地为基准的端接，都是 50Ω。两个源在 2ns 时开始转换。P 是 0→2V，N 是 2→0V，时间长度相同的线性斜坡。因为两侧都匹配，接收端的幅度各是一半，即 0↔1V，不需要分析返回的反射。不要把这个模型中的两个电阻，一概推广为与真实差分对的 100Ω 端接等价。针对共模的电路条件也可能不同。
把 P 线路的单程延迟记为 Tp，N 线路的延迟记为 Tn，偏斜定义为 Tn−Tp。正数表示 N 较晚，负数表示 N 较早。当 rise 为整个斜坡时间时，接收端的 P 是 clip((t−2−Tp)/rise, 0, 1)，接收端的 N 是 1−clip((t−2−Tn)/rise, 0, 1)。公式中的时间统一为 ns。波形文件中的时间单位是秒，所以在分析函数中要乘以 1e9。还要确认延迟是单程时间，而不是往返时间。
在同一个采样点上计算 Vdiff=Vp−Vn、Vcm=(Vp+Vn)/2。正常的起点是 Vdiff=−1V，正常的终点是 +1V，共模基准在两个状态下都是 0.5V。评估共模问题时，如果求 Vcm 的绝对值最大值，就会把正常的 0.5V 也算作错误。需要的是偏离基准的绝对值 |Vcm−0.5| 的最大值。把 Vdiff 再除以 2，或者在 Vcm 中漏掉除法，也是混淆不同物理量的错误。
相对延迟与绝对时间
分别找出 P 向上经过 0.5V 的时间，以及 N 向下经过 0.5V 的时间。如果阈值位于两个采样点之间，则对这两点做线性插值。如果无视穿越方向，就可能选中后面的反向转换。一开始就停留在阈值上的平坦区间，不算朝该方向进入的穿越。评分时不仅用一次转换，还会用存在重复穿越的小表，来确认是否找到了第一次正确的穿越。
例如，Tp=1ns、Tn=1.2ns、rise=0.4ns 时，两个 50% 穿越点是 3.2ns 和 3.4ns。差值是 +0.2ns。会出现 P 先升起而 N 仍然偏高的区间，Vcm 最大达到 0.75V。相对基准的偏差是 0.25V。如果 N 以相同的幅度先下降，平均值会移到基准以下，偏斜的符号也变为负。为了避免只看绝对值而误指较晚的线路，要同时汇报带符号的偏斜和作为绝对值的共模偏差。
理想斜坡的连续时间共模最大偏差是 min(0.5, |偏斜|/(2×rise)) V。这是用来核验分析结果的公式，并不是可以代替原始波形写进报告的标准答案数字。引擎的时间网格不一定恰好经过尖锐的最高点，所以采样最大值可能比理论值略低。必须保留原始数据的最高点，并同时说明模型近似和数值误差。不要说测量到了没有看见的最高点。
在现场相遇的样子
这次学习规范是：共模偏差在 0.15V 以下，并且在 4ns 以内达到差分电压 +0.8V。这不是电路板或通信标准的认证数值，而是为了把两个约束分开而设定的条件。前面的例子在 3.52ns 达到 +0.8V，所以时间通过，但共模失败。把 rise 增大到 0.8ns，共模偏差减小到 0.125V，接收则推迟到 3.84ns。在同一个电路中，可以看到较慢的边沿在减少一个问题的同时，消耗了另一个余量。
当 Tp=Tn=1.5ns、rise=0.8ns 时，偏斜和共模偏差几乎为 0。但差分阈值的到达是 4.22ns，超出了时间预算。不能仅凭没有偏斜就判定通过。反过来，把两个信号一起上移 0.02V，差分电压保持不变，共模却会改变。在比对原始数据与模型时，如果只检查差分电压，就会漏掉这个不一致。这就是要分别核验两条线路的所有电压采样点的原因。
下一项实验要做什么
依次编写预测模型、模式分解、有方向的穿越、观测指标、规范判定、与原始数据的比对，以及多个条件的批量实验。提供的辅助程序只负责运行 ngspice 和解析波形。失败的条件也要留在报告中，并保存请求配置、电路、引擎日志和两个电压的原始数据。最终报告中的 measured 为 false。要区分标明数值实验和实物测量，不要声称解决了模型中省略的耦合或辐射问题。
模型语法依据：ngspice 42 官方手册中的无损传输线与 PWL 电压源。模式分解和学习用的判定标准是本实验自行定义的，并不是针对特定产品的认证规范。