PCB Распространенные способы согласования импедансов
Jul 15, 2020
Важна не частота, а крутизна фронта сигнала, то есть время нарастания / спада сигнала. Обычно считается, что если время нарастания / спада сигнала (рассчитанное на 10% -90%) меньше, чем 6-кратная задержка на проводе, это высокоскоростной сигнал, и следует обратить внимание на согласование полного сопротивления.Задержка проволоки обычно составляет 150ps / дюйм.
Характеристическое сопротивление
Когда сигнал проходит вдоль линии передачи, он всегда видит тот же самый мгновенный импеданс, что и он, если сигнал распространяется с одинаковой скоростью по всей линии и емкость на единицу длины одинакова.Поскольку полное сопротивление остается постоянным по всей линии передачи, мы даем конкретное имя характеристике или характеристике конкретной линии передачи, называемое характеристическим сопротивлением линии передачи.Характеристический импеданс относится к величине мгновенного импеданса, видимого сигналом при его прохождении по линии передачи.Характеристический импеданс связан с проводниковым слоем платы, материалом платы (диэлектрической проницаемостью), шириной провода, расстоянием между проводом и плоскостью и другими факторами и не имеет никакого отношения к длине провода.Характеристическое сопротивление может быть рассчитано с помощью программного обеспечения.В высокоскоростной проводке на печатной плате полное сопротивление маршрутизации цифрового сигнала обычно составляет 50 Ом, что является приблизительным значением.Коаксиальный кабель обычно определяется как базовая полоса 50 Ом, полоса частот 75 Ом и многожильный (дифференциальный).
Общие способы согласования импеданса
1. Последовательный терминал соответствия
При условии, что импеданс на конце источника сигнала ниже характеристического импеданса линии передачи, сопротивление R подключается последовательно между концом источника сигнала и линией передачи, чтобы выходной импеданс конца источника соответствовал характеристике. сопротивление линии передачи и предотвратить отражение сигнала обратно от конца нагрузки снова.
Принцип выбора согласованного сопротивления: сумма согласованного сопротивления и выходного сопротивления драйвера равна характеристическому сопротивлению линии передачи.Для распространенных драйверов CMOS и TTL выходное сопротивление зависит от уровня сигнала.Следовательно, для цепей TTL или CMOS невозможно получить очень правильное согласующее сопротивление, поэтому приходится идти на компромисс.Цепные сигнальные сети не подходят для согласования последовательных терминалов. Все нагрузки должны быть подключены к концу линии электропередачи.
Последовательное сопоставление является наиболее распространенным методом сопоставления терминалов.Он имеет преимущество низкого энергопотребления, никакой дополнительной нагрузки постоянного тока на драйвер, никакого дополнительного импеданса между сигналом и землей, и требуется только один элемент сопротивления.Распространенные области применения: общая CMOS, согласование полного сопротивления цепи TTL.Сигналы USB также выбираются таким образом для согласования импеданса.
2. Параллельное согласование терминала
Когда полное сопротивление источника сигнала очень мало, входное полное сопротивление на стороне нагрузки согласуется с характеристическим полным сопротивлением линии передачи путем добавления параллельного резистора для устранения отражения на конце нагрузки.Формы реализации можно разделить на единичное сопротивление и двойное сопротивление.
Принцип выбора согласованного сопротивления: когда входной импеданс микросхемы очень высок, для одиночной формы сопротивления значение сопротивления нагрузки нагрузки должно быть близко или равно характеристическому сопротивлению линии передачи;Для форм с двойным сопротивлением каждое шунтирующее сопротивление в два раза больше характеристического сопротивления линии передачи.
Преимущества параллельного согласования клемм просты и легки, но очевидные недостатки заключаются в том, что он будет приводить к потреблению энергии постоянного тока: потребляемая мощность постоянного тока в режиме с одним сопротивлением тесно связана с коэффициентом заполнения сигнала;Режим двойного сопротивления потребляет энергию постоянного тока независимо от того, является ли сигнал высоким или низким уровнем, но ток в два раза меньше, чем в режиме одиночного сопротивления.
Общее применение: высокоскоростной сигнал широко используется.
(1) DDR, DDR2 и другие диски SSTL.Одиночное сопротивление, параллельно VTT (как правило, половина IOVDD).Сопротивление параллельного согласования сигнала данных DDR2 встроено в микросхему.
(2) Высокоскоростные интерфейсы последовательных данных, такие как TMDS.В форме одиночного сопротивления приемник подключается параллельно к IOVDD с полным сопротивлением на одном конце 50 Ом (100 Ом между дифференциальными парами).