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端接
鎖定
端接,butt joint,是指消除信號反射的一種方式。在傳輸線中,當阻抗出現不匹配時,會發生反射,而減小和消除反射的方法是根據傳輸線的特性阻抗在其發送端或接收端進行阻抗匹配,從而使源反射係數或負載反射係數為零。通常傳輸線的端接採用以下兩種策略,使負載阻抗與傳輸線阻抗匹配,即終端端接,使源阻抗與傳輸線阻抗匹配,即源端端接。
- 中文名
- 端接
- 外文名
- butt joint
- 作 用
- 消除信號反射的一種方式
- 類 型
- 源端串聯匹配
- 方 法
- 終端端接與源端端接
端接端接簡介
端接源端端接
即在靠近芯片的發送端串聯電阻,使得該串聯電阻與芯片的內阻之和儘量與傳輸線阻抗一致。該端接簡單功耗小,不會給驅動器帶來額外的直流負載,只需要一個電阻就可以抑制驅動端到負載端的二次反射,常用於點對點的拓撲上;但同時它會增加RC時間常數,減緩負載端信號上升時間,因此不適合用於高頻信號通路。
端接終端端接
即在末端並聯一個與傳輸線特性阻抗一致的電阻到GND或者電源上。該端接的優點是在信號能量反射回源端之前在負載端消除反射,可以減小噪聲、電磁干擾(EMI)及射頻干擾(RFI)。同時也是有缺點的,首先末端端接電阻會增加直流功耗,所以功耗較大,不適用於使用電池供電的產品,此外在邏輯高狀態下,對器件的驅動能力要求較高。
端接端接電阻方式詳解
常用的端接電阻方式有以下幾種:
端接源端串聯匹配
源端串聯匹配就是在輸出BUFFER上串接一個電阻,使BUFFER的輸出阻抗與傳輸線阻抗一致;此電阻在PCB設計時應儘量靠近輸出BUFFER放置 ,常用的值為:33歐姆。
對於TTL或CMOS驅動,信號在邏輯高及低狀態時均具有不同的輸出阻抗,而一些負載器件可能具有不同的輸入輸出阻抗,不能簡單的得知,所以在使用串聯端接匹配時,在具有輸入輸出阻抗不一致的條件下,可能不是最佳的選擇;在佈線終端上存在集總線型負載或單一元件時,串聯匹配是最佳的選擇;
串聯電阻的大小由下式決定:
R=ZO-R0 ZO--傳輸線阻抗 R0--BUFFER輸出阻抗
串聯匹配的優點:提供較慢的上升時間,減少反系量,產生更小的EMI,從而降低過沖,增加信號的傳輸質量;
端接終端並聯匹配
並聯匹配的優點:可用於分佈負載,並能夠全部吸收傳輸波以消除反射;
並聯匹配的缺點:需額外增加電路的功耗,會降低噪聲容限。
端接戴維南匹配
Vref=R2/(R1+R2)*V
Vref--輸入負載所要求的電壓
當R1=R2時,對高低邏輯的驅動要求均是相同的,對有些邏輯系列可能不能接受;
當R1>R2時,邏輯低對電流的要求比邏輯高大,這種情況對TTL與COMS器件是不能工作的;
當R1<R2時,這種對大多數的設計比較合適;
戴維南匹配的優點: 能夠全部吸收傳輸波以消除反射,尤其適合用於總線使用;
戴維南匹配的缺點:需額外增加電路的功耗,會降低噪聲容限;
端接RC網絡匹配
端接電阻應該等於傳輸線的阻抗Z0,而電容一般非常小(20PF--600PF);RC網絡的時間常數必須大於兩倍的信號傳輸延時時間;
RC端接匹配的優點:可在分佈負載及總線佈線中使用,它完全吸收發送波,可以消除反射,並且具有很低的直流功率損耗;
RC端接的缺點:它將使非常高速的信號速率降低,RC電路的時間常數選擇不好會導致電路存在反射,對於高頻、快速上升的信號應多加註意。
端接二極管匹配
二極管匹配方式常用於差分或成對網絡上,採用二極管匹配會使其負載變成非線性,可能會增加EMI的問題。
各種匹配方式的特徵如下表所示:
終端類型 | 元件數 | 延時情況 | 電源要求 | 元件值 | 備註 |
並聯 | 1 | 小 | 高 | R=Z0 | 功耗很大 |
戴維南 | 2 | 小 | 高 | R=2Z0 | |
RC | 2 | 小 | 中 | R=Z0,C很小 | |
二極管 | 2 | 小 | 高 | 根據電源電壓寶 |