端接簡介
見
對接,在高速PCB設計中,高速電路中由阻抗不匹配引起的信號反射現象,通過端接電路在抑制攻擊線上反射,是減輕反射信號影響的一種有效可行的方式。
源端端接
即在靠近晶片的傳送端
串聯電阻,使得該串聯電阻與晶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。
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。
端接電阻方式詳解
常用的端接電阻方式有以下幾種:
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;在布線終端上存在集匯流排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;
串聯匹配的缺點:當
TTL/
CMOS出同一網路上時,在驅動分布負載時,通常不能使用串聯匹配方式。
終端並聯匹配
由在走線路徑上的某一端連線單個電阻構成,這個電阻的阻值必須等於傳輸線所要求的電阻值,電阻的另一端接電源或地;簡單的並聯匹配很少用於
CMOS與
TTL設計中;
並聯匹配的優點:可用於分布負載,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。
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,尤其適合用於匯流排使用;
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;
RC網路匹配
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網路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:可在分布負載及匯流排布線中使用,它完全吸收傳送波,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注意。
二極體匹配
二極體匹配方式常用於
差分或成對網路上,採用二極體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
| |
二極體
| 2
| 小
| 高
| 根據電源電壓寶
| |