传输线终端阻抗匹配@@

对于@@PCB的走线或@@者电缆@@,在其电气长度大于线路上所传输的信号上升时间@@(幅度由@@20%升至@@80%时所需时间@@)的一半时候@@,其表现为@@传输线特性@@。为@@了获得优化的信号完整性@@,适当的终端是非常重要的@@。这里我们讨论源@@、负载@@、双终端@@策略@@。

1. 负载@@终端@@

1. 负载@@终端@@

如图@@@@24所示的传输线终端@@,并行负载@@阻抗为@@@@ZL,由一个电压信号源或@@电流信号源驱动@@,一旦信号抵达线的另一边负载@@处@@,信号的能量一部分被负载@@吸收@@,余下的将反射回信号源@@,信号的反射与@@激励信号的比例称为@@反射系数@@@@,其表达式为@@@@:

ΓL=( ZL- Zo) / ( ZL + Zo)     (等式@@2)

显然@@,如果@@线路阻抗@@Zo与@@负载@@阻抗@@ZL相等时@@,反射系数@@ΓL为@@0,这意味着信号没有被反射@@;如果@@ZL与@@Zo不相等@@,那么@@信号有一部分会@@被反射回源@@,反射信号到达源之后@@,一部分会@@再次发挥会@@负载@@@@,比例我们用源反射系数@@来表示@@:

ΓS=( ZS- Zo) / ( ZS + Zo)     (等式@@3)

在负载@@上看到的总的反射是通过传输线往复反射的结果@@,我们用往复反射系数@@@@来表示@@:

ΓRT=ΓSΓL                              (等式@@4)

大的反射系数@@会@@在接收输入处引起信号裕度的降低@@,过大的振铃@@、额外的触发边缘@@。因此@@,为@@了获得比较好的信号完整性@@,应当使往复反射最小化@@。

对于@@图@@@@24(a)中的理想电压源@@,ZS = 0,所以@@ΓS = -1;对于@@图@@@@24(b)中的理想电流源@@,ZS = 无穷大@@,所以@@ΓS = +1,因此@@,无论是电压源还是电流源@@,发射信号到达源的时候@@,会@@100%再次反射回负载@@@@,因此@@,一个匹配的负载@@是减少发射的最为@@有效的办法@@。

2. 源终端@@

2. 源终端@@

在某些情况下@@,在负载@@处进行适当的匹配是非常难以实施的@@,这可能是由于负载@@阻抗不受控制@@,或@@者不可能把终端匹配阻抗放在接收的管脚处@@,这时@@,可以使用源终端@@匹配方案@@,如图@@@@25(a)和@@(b),假设接收端的阻抗无穷大@@@@,那么@@负载@@反射系数@@@@ΓL = +1,信号会@@完全反射到源@@,如果@@源阻抗匹配@@ZS与@@线路阻抗@@Zo,那么@@反射大能量大部分能被源阻抗吸收@@,往复反射系数@@@@ΓRT=ΓS。

3. 双终端@@

3. 双终端@@

在某些应用中@@,减少负载@@或@@源反射系数@@到一个可以接受的范围可能是很困难的@@,例如@@,存在过多的寄生电容和@@电感@@。在传输线两端都进行终端匹配会@@是减少往复反射改善信号完整性比较好的办法@@,图@@26显示电压信号源或@@电流信号源双终端@@匹配@@,例如@@:如果@@ΓL=ΓS = 0.1,那么@@ΓRT=0.01,也就是仅@@1%信号反射回负载@@@@。

双终端@@的一个缺点是@@,到达负载@@的信号的幅度会@@是单终端信号幅度的@@1/2。

文章来源@@:shanghaiqianlun的专栏@@