传输线端接
傳輸線端接
傳輸線的端接一般源端端接指在盡量靠近源端的位置串聯(lián)一個(gè)電阻RS以匹配信號(hào)源的阻抗,使源端反射系數(shù)為零,從而抑制從負(fù)載反射回來(lái)的信號(hào)再?gòu)脑炊朔瓷浠刎?fù)載端。RS加上驅(qū)動(dòng)源的輸出阻抗ZS應(yīng)等于傳輸線阻抗Zo,即Rs=Zo-Zs 串聯(lián)電阻的值通常選擇在15~75Ω,較多的選擇為33Ω
源端端接
優(yōu)點(diǎn):
每條線只需要一個(gè)端接電阻,無(wú)須直流電源相連接,因此不消耗過(guò)多的電能;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)高容性負(fù)載時(shí)可提供限流作用,這種限流作用可以幫助減小地彈噪聲。
缺點(diǎn):
由于串聯(lián)電阻的分壓作用,在走線路徑中間,電壓僅是源電壓的一半,所以不能驅(qū)動(dòng)分布式負(fù)載;
由于在信號(hào)通路上串聯(lián)了電阻,增加了RC時(shí)間常數(shù),從而減緩了負(fù)載端信號(hào)的上升時(shí)間,因而不適合于高頻信號(hào)通路(如高速時(shí)鐘等)。
需要注意的是,該串聯(lián)電阻必須盡可能地靠近源驅(qū)動(dòng)器的輸出端,并且最好不要在PCB上使用過(guò)孔,因?yàn)檫^(guò)孔存在電容和電感。
并聯(lián)端接:并聯(lián)端接也稱DC并聯(lián)端接,這種方式通過(guò)在接收器的輸入端(即布線網(wǎng)絡(luò)的末端)連接一個(gè)終端電阻RP(RP=Zo)下拉到地或者上拉到直流電源來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配,反射在負(fù)載端消除,如圖所示
終端端接
優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易行
缺點(diǎn):消耗直流功率,在要求低功耗的便攜式設(shè)備中無(wú)法使用。此外,這種上拉到電源可以提高驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力,但會(huì)抬高信號(hào)的低電平;而下拉到地能提高電流的吸收能力,但會(huì)拉低信號(hào)的高電平。
戴維寧端接:即分壓器型端接,如圖所示
它采用上拉電阻Rp1和下拉電阻Rp2;構(gòu)成端接電阻,通過(guò)Rp1和Rp2吸收反射。戴維寧終端等效阻抗為: 此阻抗須等于傳輸線特性阻抗Zo以達(dá)到最佳匹配。
戴維寧端接
端接電阻Rpl和Rp2阻值的選取應(yīng)重點(diǎn)考慮避免設(shè)置不合適的負(fù)載電壓參考電平,該電平用于高、低邏輯變換點(diǎn)。Rp1/Rp2比值決定邏輯高和低驅(qū)動(dòng)電流的相對(duì)比例。Rp1=Rp2時(shí),對(duì)高、低邏輯的驅(qū)動(dòng)要求相同;Rpl<Rp2時(shí),邏輯低對(duì)電流的要求比邏輯高大;Rp1>Rp2時(shí),邏輯高對(duì)電流的要求比邏輯低大。
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
從電源Vcc到地總有一個(gè)直流電流存在,導(dǎo)致匹配電阻中有直流功耗,減小了噪聲容限,除非驅(qū)動(dòng)器可提供大的電流。 戴維寧端接方式非常適合高速背板設(shè)計(jì)、長(zhǎng)傳輸線,以及大負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)合,通過(guò)兩并聯(lián)電阻將負(fù)載的電壓級(jí)保持在最優(yōu)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)附近,則驅(qū)動(dòng)器可以用較小的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)總線。 RC網(wǎng)絡(luò)端接:又稱交流負(fù)載端接,使用串聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)作為端接阻抗可消除網(wǎng)絡(luò)末端反射,如圖所示
RC端接
端接電阻Rp要等于傳輸線阻抗ZO,電容Cp的選擇應(yīng)保證RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)應(yīng)大于傳播延時(shí)的兩倍,即“RpCp>2TD”,通常使用0.1μF的多層陶瓷電容,對(duì)于具體設(shè)計(jì),通過(guò)仿真來(lái)確定容值。
優(yōu)點(diǎn):
電容阻隔了直流通路而不會(huì)產(chǎn)生額外的直流功耗,同時(shí)允許高頻能量通過(guò)而起到了低通濾波器的作用缺點(diǎn):
RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)會(huì)降低信號(hào)的速率。此外,附加電阻和電容占用板子空間,并增加成本。 如圖所示為二極管端接方式
二極管端接:將一個(gè)二極管串接在傳輸線末端和電源VCC之間,另一個(gè)二極管串接在傳輸線末端和地之間。
二極管端接
通常使用肖特基二極管,因?yàn)樾ぬ鼗O管具有低的導(dǎo)通電壓。
與其他端接方式不同的是,二極管終端不是試圖匹配傳輸線的特性阻抗以消除反射。當(dāng)接收端電壓過(guò)沖時(shí),二極管開(kāi)始工作以穩(wěn)定電壓(鉗位于Ground-Vf和Vcc+Vf之間)雖然它可以預(yù)防過(guò)沖,但存在兩個(gè)缺點(diǎn):反射仍然存在于系統(tǒng)之中;對(duì)高速信號(hào)的反映較慢。為了獲得這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),可以配合前面的幾種方法一起使用。
總結(jié):對(duì)于短的傳輸線,當(dāng)最小數(shù)字脈沖寬度長(zhǎng)于傳輸線的時(shí)間延遲(TD)時(shí),源端端接是合乎要求的,因?yàn)樗蓑?qū)動(dòng)器電流部分并聯(lián)接地的要求。 對(duì)于長(zhǎng)的傳輸線,當(dāng)數(shù)字脈沖寬度小于傳輸線延遲時(shí)間(TD)時(shí),負(fù)載終端是較好的。因?yàn)樨?fù)載端的反射將反射回源頭端,并干擾沿線傳播的信號(hào),反射必須在負(fù)載端消除。
總結(jié)
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