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          消除信號反射的匹配設計方式

          作者: 時間:2012-08-06 來源:網(wǎng)絡 收藏

          設計中,信號的反射將給PCB的設計質量帶來很大的負面影響,而要減輕反射信號的負面影響,有三種方式:

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/260066.htm

            1)降低系統(tǒng)頻率從而加大信號的上升與下降時間,使信號在加到傳輸線上前,前一個信號的反射達到穩(wěn)定;

            2)縮短PCB走線長度使反射在最短時間內(nèi)達到穩(wěn)定;

            3)采用阻抗方案消除反射;

            在高速系統(tǒng)設計中,第1種是不可能的,而第2種也是不實際的,通常要縮短PCB布線長度,可能需要增加布線層數(shù)、增加過孔數(shù),從而得不償失,那么第3種是最好的方法,常用的阻方式有以下幾種:

            1.源端串聯(lián)

            源端串聯(lián)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設計時應盡量靠近輸出BUFFER放置 ,常用的值為:33毆姆。

            對于TTL或CMOS驅動,信號在邏輯高及低狀態(tài)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(lián)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;在布線終端上存在集總線型負載或單一元件時,串聯(lián)匹配是最佳的選擇;

            串聯(lián)電阻的大小由下式?jīng)Q定:

            R=ZO-R0 ZO--傳輸線阻抗 R0--BUFFER輸出阻抗

            串聯(lián)匹配的優(yōu)點:提供較慢的上升時間,減少反系量,產(chǎn)生更小的EMI,從而降低過沖,增加信號的傳輸質量;

            串聯(lián)匹配的缺點:當TTL/CMOS出現(xiàn)在同一網(wǎng)絡上時,在驅動分布負載時,通常不能使用串聯(lián)匹配方式。
          2.終端并聯(lián)匹配

            由在走線路徑上的某一端連接單個電阻構成,這個電阻的阻值必須等于傳輸線所要求的電阻值,電阻的另一端接電源或地;簡單的并聯(lián)匹配很少用于CMOS與TTL設計中;

            并聯(lián)匹配的優(yōu)點:可用于分布負載,并能夠全部吸收傳輸波以消除反射;

            并聯(lián)匹配的缺點:需額外增加電路的功耗,會降低噪聲容限。

            3.戴維南匹配

            Vref=R2/(R1+R2)·V

            Vref--輸入負載所要求的電壓;V--電壓源; R1---上拉電阻 ;R2--下拉電阻

            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R1R2時,這種對大多數(shù)的設計比較合適; p=> >

            戴維南匹配的優(yōu)點: 能夠全部吸收傳輸波以消除反射,尤其適合用于總線使用;

            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;

            4.RC網(wǎng)絡匹配

            端接電阻應該等于傳輸線的阻抗Z0,而電容一般非常小(20PF--600PF);RC網(wǎng)絡的時間常數(shù)必須大于兩倍的信號傳輸延時時間;

            RC端接匹配的優(yōu)點:可在分布負載及總線布線中使用,它完全吸收發(fā)送波,可以消除反射,并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(shù)選擇不好會導致電路存在反射,對于高頻、快速上升的信號應多加注意。

            5.二極管匹配

            二極管匹配方式常用于差分或成對網(wǎng)絡上,采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。

            各種匹配方式的特征如下表所示:



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