在高速的設(shè)計(jì)中,阻抗的匹配與否關(guān)系到信號(hào)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。阻抗匹配的技術(shù)可以說(shuō)是豐富多樣,在此只對(duì)幾種簡(jiǎn)單常用的端接方法進(jìn)行介紹。為什么要進(jìn)行阻抗匹配呢?無(wú)外乎幾種原因,如減少反射、控制信號(hào)邊沿速率、減少信號(hào)波動(dòng)、一些電平信號(hào)本身需要等等。
端接阻抗匹配一般有5種方法:
1.源端串聯(lián)匹配,
2.終端并聯(lián)匹配,
3.戴維南匹配,
4.RC網(wǎng)絡(luò)匹配,
5.二極管匹配。
1、串聯(lián)端接匹配:
一般多在源端使用,Rs(串聯(lián)電阻)=Z0(傳輸線的特性阻抗)-R0(源阻抗)。例如:若R0為22,Z0為55Ω,則Rs應(yīng)為33Ω。
優(yōu)點(diǎn):
①器件單一;
②抑制振鈴,減少過(guò)沖;
③適用于集總線型負(fù)載和單一負(fù)載;
④增強(qiáng)信號(hào)完整性,產(chǎn)生更小EMI。
缺點(diǎn):①當(dāng)TTL,CMOS器件出現(xiàn)在相同網(wǎng)絡(luò)時(shí),串聯(lián)匹配不是最佳選擇;
②分布式負(fù)載不是適用,因?yàn)樵谧呔€路徑的中間,電壓僅是源電壓的一般;
③接收端的反相反射仍然存在;
④影響信號(hào)上升時(shí)間并增加信號(hào)延時(shí)。
2、并聯(lián)端接匹配:
此Rt電阻值必須等于傳輸線所要求的電阻值,電阻的一端接信號(hào),一端接地或電源。簡(jiǎn)單的終端并聯(lián)匹配一般不用于TTL,COMS電路,因?yàn)樵诟哌壿嫚顟B(tài)時(shí),此方法需要較大的驅(qū)動(dòng)電流。
優(yōu)點(diǎn):
①器件單一;
②適用于分布式負(fù)載;
③反射幾乎可以完全消除;
④電阻阻值易于選擇。
缺點(diǎn):①此電阻需要驅(qū)動(dòng)源端的電流驅(qū)動(dòng),增加系統(tǒng)電路的功耗;
②降低噪聲容限。
此電阻值必須等于傳輸線所要求的電阻值。電阻的一端接信號(hào),一端接地。簡(jiǎn)單的終端并聯(lián)匹配一般不用于TTL,COMS電路,因?yàn)樗麄儫o(wú)法提供強(qiáng)大的輸出電流。
3、戴維南端接匹配:
一個(gè)電阻上拉,一個(gè)電阻下拉,通常采用R1/R2=220/330的比值。戴維南等效阻抗必須等于走線的特性阻抗。對(duì)于大多數(shù)設(shè)計(jì)R1>R2,否則TTL/COMS電路將無(wú)法工作。
優(yōu)點(diǎn):①適用于分布式負(fù)載;
②完全吸收發(fā)送波,消除反射。;
缺點(diǎn):①增加系統(tǒng)電路的功耗;
②降低噪聲容限;
③使用兩個(gè)電阻,增加布局、布線難度;
④電阻值不易于選擇。
4、RC網(wǎng)絡(luò)匹配:
電阻與電容相連,電阻另一端接信號(hào),電容另一端接地。電阻應(yīng)等于走線特性阻抗,容值通常較?。?0pF-600pF)。對(duì)差分信號(hào)只需三個(gè)原件,兩個(gè)電阻加一個(gè)電容。
優(yōu)點(diǎn):
①適用于分布式及總線型負(fù)載;
②完全吸收發(fā)送波,消除反射;
③具有很低的直流功率損耗。
缺點(diǎn):
①會(huì)降低高速信號(hào)的速率,增加信號(hào)延時(shí);
②RC電路的時(shí)間常數(shù)會(huì)導(dǎo)致電路中存在反射;
③對(duì)于高頻、高速短路要慎用;
④使用兩個(gè)器件,增加布局、布線難度。
5、二極管端接匹配:
此端接常用于差分或成對(duì)網(wǎng)絡(luò),二極管常用于限制走線過(guò)程的過(guò)沖。
優(yōu)點(diǎn):①預(yù)防輸入端的過(guò)沖。
缺點(diǎn):①不能減少反射。
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