请教：关于线缆的完整性分析

linphone · 发表于 2010-12-26 22:16

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看到的很多资料都是讲PCB中的分析。
工作中信号经常需要经过长电缆传输，需要考虑哪些因素？
我刚开始做，没有什么经验，现在能想到的有下面这些：
防止反射、振荡等——端接匹配。看到的资料串行端接一般只放在始端，为什么不能放在终端？线缆的特征阻抗怎么确定？
防止串扰等——加屏蔽，单芯屏蔽和整根电缆屏蔽有什么讲究？
还有其他什么办法么？有没有相关的仿真软件呢？
诚心求教，谢谢大家！

cwfang · 发表于 2010-12-27 17:05

首先你要知道消除反射的原理的是什么，才知道为什么串行端接是在源端而不是在终端。你自己想要用多大阻抗的电缆，不就知道阻抗了吗？pcb走线的阻抗倒是可以计算，用公式和软件都可以计算，不过建议用软件计算。阻抗和线宽，走线与参考层的距离，铜厚还有介电常数有关系。我没搞过电缆，所以不太好说该怎么防止串扰。反正你记住引起串扰的根本原因就是电磁场的耦合。好的仿真软件比如cadence，hyperlynx，ansoft，ads等等

linphone · 发表于 2010-12-27 23:22

谢谢二楼的解答，我还有疑问：
1、串接电阻位置：反射的原因是因为电阻发生突变。终端和源端的阻抗都不匹配，信号就会不断地反射，形成振铃。终端串接匹配电阻，直接消除一次反射；源端电阻匹配，消除二次及以后的反射。那么为什么不可以在终端串接呢？

2、线缆阻抗：一般买到的线缆只有线径、芯数、材质、单位电阻等等这些参数，特征阻抗的参数是没有的，那要怎么确定或者测量呢？

3、仿真软件：以上这些软件中都没有线缆的模型，如导线直径、材料，绝缘层材料、厚度，线束情况等等，这些还是和PCB中的走线是有区别的。

谢谢大家的解答！

cwfang · 发表于 2010-12-28 11:01

你想想如果串行端接放在终端怎么达到匹配的效果呢？不能吧！因为一般接收端的阻抗都是无穷大，无穷大加上一个小电阻还是无穷大，效果和没匹配一样，还是会有反射。我也没用过线缆，所以具体也不好说，你可以问问厂家。

linphone · 发表于 2010-12-28 20:07

有道理。

我原来想的是这样的：线缆做匹配的时候，通常是在端接的地方，从端接处到信号接收的管脚还要经过一段机箱内线缆或者PCB走线。终端串接时，反射顶多是在接收管脚和端接电阻之间，这时长度已经很短了，振铃不会那么明显。
不过现在再想想，反射信号没道理不跨过端接的匹配电阻，只在接收脚和端接电阻之间振荡是我想当然了。

那么又冒出个问题：即使在源端匹配的时候，假设输出阻抗是1Ω，特征阻抗75Ω，那么需要匹配74Ω的电阻。74Ω电阻和1Ω电阻之间肯定是有传输线的，那在他们之间的信号反射又是什么样的呢？

或许问题有点低级，让大家见笑了

cwfang · 发表于 2010-12-31 09:13

回复 linphone 的帖子

PCB走线想要看作传输线是有条件的，不是所有的pcb走线都需要看作传输线的。为什么以前我们做板子的时候，没有考虑端接，串扰之类的信号完整性问题，板子一样很好用。因为以前我们碰到的板子都不是“高速”板。只有看作传输线的走线才需要考虑信号完整性问题。什么样的走线才需看作传输线呢，信号的上升时间小于信号在走线上的往返时间。既然你要用源端匹配，你的电阻当然要离发送端尽量的近，也就是走线会很短，不会出现你所说的信号完整性问题。

linphone · 发表于 2010-12-31 20:31

“短线”不需要考虑信号完整性问题，是因为信号反射传递的时间很短，可以迅速完成“收敛”过程，不影响接收端对信号的判读。更快的甚至在上升沿或者下降沿中就“即时”达到稳态，以致观测不到反射现象。
但这并不是说不会发生反射，反射现象是普遍存在的。

上面是我这几天琢磨的结果，不知道是否正确。

那换个说法问我上面的问题：如果在一根长电缆的中间，串入一个不匹配的电阻，后半段电缆中的信号反射情况是怎么样的？
越过电阻进入后半段的电压值是不是“入射值”-“反射值”？电阻上消耗的情况是怎样的？

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