传输线端接
传输线的端接一般源端端接指在尽量靠近源端的位置串联一个电阻RS以匹配信号源的阻抗,使源端反射系数为零,从而抑制从负载反射回来的信号再从源端反射回负载端。RS加上驱动源的输出阻抗ZS应等于传输线阻抗Zo,即Rs=Zo-Zs 串联电阻的值通常选择在15~75Ω,较多的选择为33Ω
优点:
每条线只需要一个端接电阻,无须直流电源相连接,因此不消耗过多的电能;
当驱动高容性负载时可提供限流作用,这种限流作用可以帮助减小地弹噪声。
缺点:
由于串联电阻的分压作用,在走线路径中间,电压仅是源电压的一半,所以不能驱动分布式负载;
由于在信号通路上串联了电阻,增加了RC时间常数,从而减缓了负载端信号的上升时间,因而不适合于高频信号通路(如高速时钟等)。
需要注意的是,该串联电阻必须尽可能地靠近源驱动器的输出端,并且最好不要在PCB上使用过孔,因为过孔存在电容和电感。
并联端接:并联端接也称DC并联端接,这种方式通过在接收器的输入端(即布线网络的末端)连接一个终端电阻RP(RP=Zo)下拉到地或者上拉到直流电源来实现匹配,反射在负载端消除,如图所示
优点:设计简单、易行
缺点:消耗直流功率,在要求低功耗的便携式设备中无法使用。此外,这种上拉到电源可以提高驱动器的驱动能力,但会抬高信号的低电平;而下拉到地能提高电流的吸收能力,但会拉低信号的高电平。
戴维宁端接:即分压器型端接,如图所示
它采用上拉电阻Rp1和下拉电阻Rp2;构成端接电阻,通过Rp1和Rp2吸收反射。戴维宁终端等效阻抗为: 此阻抗须等于传输线特性阻抗Zo以达到最佳匹配。
端接电阻Rpl和Rp2阻值的选取应重点考虑避免设置不合适的负载电压参考电平,该电平用于高、低逻辑变换点。Rp1/Rp2比值决定逻辑高和低驱动电流的相对比例。Rp1=Rp2时,对高、低逻辑的驱动要求相同;Rpl<Rp2时,逻辑低对电流的要求比逻辑高大;Rp1>Rp2时,逻辑高对电流的要求比逻辑低大。
优点:
· 在整个网络上可与分布负载一起使用;
· 可完全吸收发送的波而消除反射;
· 当无信号驱动线路时,设置线路电压;
· 特别适用于总线使用。
缺点:
从电源Vcc到地总有一个直流电流存在,导致匹配电阻中有直流功耗,减小了噪声容限,除非驱动器可提供大的电流。
戴维宁端接方式非常适合高速背板设计、长传输线,以及大负载的应用场合,通过两并联电阻将负载的电压级保持在最优的开关点附近,则驱动器可以用较小的功率来驱动总线。
RC网络端接:又称交流负载端接,使用串联RC网络作为端接阻抗可消除网络末端反射,如图所示
端接电阻Rp要等于传输线阻抗ZO,电容Cp的选择应保证RC网络的时间常数应大于传播延时的两倍,即“RpCp>2TD”,通常使用0.1μF的多层陶瓷电容,对于具体设计,通过仿真来确定容值。
优点:
电容阻隔了直流通路而不会产生额外的直流功耗,同时允许高频能量通过而起到了低通滤波器的作用
缺点:
RC网络的时间常数会降低信号的速率。此外,附加电阻和电容占用板子空间,并增加成本。
如图所示为二极管端接方式
二极管端接:将一个二极管串接在传输线末端和电源VCC之间,另一个二极管串接在传输线末端和地之间。
通常使用肖特基二极管,因为肖特基二极管具有低的导通电压。
与其他端接方式不同的是,二极管终端不是试图匹配传输线的特性阻抗以消除反射。当接收端电压过冲时,二极管开始工作以稳定电压(钳位于Ground-Vf和Vcc+Vf之间)虽然它可以预防过冲,但存在两个缺点:反射仍然存在于系统之中;对高速信号的反映较慢。为了获得这种技术的优点,可以配合前面的几种方法一起使用。
总结:对于短的传输线,当最小数字脉冲宽度长于传输线的时间延迟(TD)时,源端端接是合乎要求的,因为它消除了驱动器电流部分并联接地的要求。 对于长的传输线,当数字脉冲宽度小于传输线延迟时间(TD)时,负载终端是较好的。因为负载端的反射将反射回源头端,并干扰沿线传播的信号,反射必须在负载端消除。