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一個電阻RS以匹配信號源的阻抗,使源端反射系數為零,從而抑制從負載反射回來的信號再從源端反射回負載端。RS加上驅動源的輸出阻抗ZS應等于傳輸線阻抗Zo,即Rs=Zo-Zs 串聯電阻的值通常選擇在15~75Ω,較多的選擇為33Ω
源端端接
優點:
每條線只需要一個端接電阻,無須直流電源相連接,因此不消耗過多的電能;
當驅動高容性負載時可提供限流作用,這種限流作用可以幫助減小地彈噪聲。
缺點:
由于串聯電阻的分壓作用,在走線路徑中間,電壓僅是源電壓的一半,所以不能驅動分布式負載;
由于在信號通路上串聯了電阻,增加了RC時間常數,從而減緩了負載端信號的上升時間,因而不適合于高頻信號通路(如高速時鐘等)。
需要注意的是,該串聯電阻必須盡可能地靠近源驅動器的輸出端,并且最好不要在PCB上使用過孔,因為過孔存在電容和電感。
并聯端接:并聯端接也稱DC并聯端接,這種方式通過在接收器的輸入端(即布線網絡的末端)連接一個終端電阻RP(RP=Zo)下拉到地或者上拉到直流電源來實現匹配,反射在負載端消除,如圖所示
終端端接
優點:設計簡單、易行
缺點:消耗直流功率,在要求低功耗的便攜式設備中無法使用。此外,這種上拉到電源可以提高驅動器的驅動能力,但會抬高信號的低電平;而下拉到地能提高電流的吸收能力,但會拉低信號的高電平。
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;構成端接電阻,通過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以達到最佳匹配。
戴維寧端接
端接電阻Rpl和Rp2阻值的選取應重點考慮避免設置不合適的負載電壓參考電平,該電平用于高、低邏輯變換點。Rp1/Rp2比值決定邏輯高和低驅動電流的相對比例。Rp1=Rp2時,對高、低邏輯的驅動要求相同;Rpl<Rp2時,邏輯低對電流的要求比邏輯高大;Rp1>Rp2時,邏輯高對電流的要求比邏輯低大。
優點:
缺點:
從電源Vcc到地總有一個直流電流存在,導致匹配電阻中有直流功耗,減小了噪聲容限,除非驅動器可提供大的電流。 戴維寧端接方式非常適合高速背板設計、長傳輸線,以及大負載的應用場合,通過兩并聯電阻將負載的電壓級保持在最優的開關點附近,則驅動器可以用較小的功率來驅動總線。 RC網絡端接:又稱交流負載端接,使用串聯RC網絡作為端接阻抗可消除網絡末端反射,如圖所示
RC端接
端接電阻Rp要等于傳輸線阻抗ZO,電容Cp的選擇應保證RC網絡的時間常數應大于傳播延時的兩倍,即“RpCp>2TD”,通常使用0.1μF的多層陶瓷電容,對于具體設計,通過仿真來確定容值。
優點:
電容阻隔了直流通路而不會產生額外的直流功耗,同時允許高頻能量通過而起到了低通濾波器的作用缺點:
RC網絡的時間常數會降低信號的速率。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:將一個二極管串接在傳輸線末端和電源VCC之間,另一個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,因為肖特基二極管具有低的導通電壓。
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。當接收端電壓過沖時,二極管開始工作以穩定電壓(鉗位于Ground-Vf和Vcc+Vf之間)雖然它可以預防過沖,但存在兩個缺點:反射仍然存在于系統之中;對高速信號的反映較慢。為了獲得這種技術的優點,可以配合前面的幾種方法一起使用。
總結:對于短的傳輸線,當最小數字脈沖寬度長于傳輸線的時間延遲(TD)時,源端端接是合乎要求的,因為它消除了驅動器電流部分并聯接地的要求。 對于長的傳輸線,當數字脈沖寬度小于傳輸線延遲時間(TD)時,負載終端是較好的。因為負載端的反射將反射回源頭端,并干擾沿線傳播的信號,反射必須在負載端消除。
總結
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