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标题: 消除信号反射的匹配方式介 [打印本页]
作者: 竹林夜    时间: 2011-11-18 09:50
标题: 消除信号反射的匹配方式介
在高速PCB设计中，信号的反射将给PCB的设计质量带来很大的负面影响，而要减轻反射信号的负面影响，有三种方式：* [2 ], @1 ?  f$ n
   1），降低系统频率从而加大信号的上升与下降时间，使信号在加到传输线上前，前一个信号的反射达到稳定；
' C2 p( f! }$ Y; n2 B$ z   2），缩短PCB走线长度使反射在最短时间内达到稳定；
! B1 S7 `; D2 k" n, G   3），采用阻抗匹配方案消除反射；+ O  _* V6 Q8 X
   在高速系统设计中，第1种是不可能的，而第2种也是不实际的，通常要缩短PCB布线长度，可能需要增加布线层数、增加过孔数，从而得不偿失，那么第3种是最好的方法，常用的阻匹配方式有以下几种：' @! N5 X! |- P, ]$ q% _/ r6 B
   $ ]  u( m6 K" ~" Y. E# P
  1.源端串联匹配    2 v# P) @# ~  R/ G; q, ^
  源端串联匹配就是在输出BUFFER上串接一个电阻，使BUFFER的输出阻抗与传输线阻抗一致；此电阻在PCB设计时应尽量靠近输出BUFFER放置 ，常用的值为：33殴姆。
: Y# n/ b  R) J8 ]* M4 _  对于TTL或CMOS驱动，信号在逻辑高及低状态时均具有不同的输出阻抗，而一些负载器件可能具有不同的输入输出阻抗，不能简单的得知，所以在使用串联端接匹配时，在具有输入输出阻抗不一致的条件下，可能不是最佳的选择；在布线终端上存在集总线型负载或单一元件时，串联匹配是最佳的选择；
+ l7 ]) X  J2 d2 a串联电阻的大小由下式决定： 8 e& h2 E) j& r3 b* ]' ~
                       R=ZO-R0     ZO--传输线阻抗     R0--BUFFER输出阻抗
/ \. J6 s, f6 ?9 q" r  串联匹配的优点：提供较慢的上升时间，减少反系量，产生更小的EMI，从而降低过冲，增加信号的传输质量；. B0 A" B1 E  r: Z3 s- D: d
  串联匹配的缺点：当TTL/CMOS出现在同一网络上时，在驱动分布负载时，通常不能使用串联匹配方式。
$ {& W7 g* e' m$ g' A2 k* H; [1 q, r; W' D* x
  2.终端并联匹配  2 G8 R1 ?: S; J) ^0 D5 ~6 e
  由在走线路径上的某一端连接单个电阻构成，这个电阻的阻值必须等于传输线所要求的电阻值，电阻的另一端接电源或地；简单的并联匹配很少用于CMOS与TTL设计中；
% e) ]4 O& l1 ~2 [; L 并联匹配的优点：可用于分布负载，并能够全部吸收传输波以消除反射；3 q( O4 J1 O! q& m' k* y4 c2 O
并联匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限。. q! p- ?+ Y' C& X0 L  n6 f
  3.戴维南匹配   
5 L2 g$ n9 [& z2 A5 ?, b3 X. ~/ K              Vref=R2/(R1+R2)•V  
5 T! e& s3 ]# I7 k                    Vref--输入负载所要求的电压
% Q5 d- y  |5 m                    V--电压源     R1---上拉电阻  R2--下拉电阻& g; I. S2 v9 F# z% c) U
  当R1=R2时，对高低逻辑的驱动要求均是相同的，对有些逻辑系列可能不能接受；8 m% \6 |9 r: C! y: R: n
  当R1>R2时，逻辑低对电流的要求比逻辑高大，这种情况对TTL与COMS器件是不能工作的；1 M! s& }! x; u' G3 ]
  当R1<R2时，这种对大多数的设计比较合适；4 J. j! ^9 p1 o' S) ]
  戴维南匹配的优点: 能够全部吸收传输波以消除反射，尤其适合用于总线使用；8 a4 [: q7 f1 R
  戴维南匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限；+ X7 N# |8 v! D) c) k3 n+ |+ S9 G
- Q2 l( l& B) `. l, x$ O, Q
  4.RC网络匹配   9 X8 K/ U! _" Y
  端接电阻应该等于传输线的阻抗Z0，而电容一般非常小(20PF--600PF)；RC网络的时间常数必须大于两倍的信号传输延时时间；
8 P* E9 K: Y  S5 \1 Y2 c# |  RC端接匹配的优点：可在分布负载及总线布线中使用，它完全吸收发送波，可以消除反射，并且具有很低的直流功率损耗；. q; F. M; q! h% q  c" i
  RC端接的缺点：它将使非常高速的信号速率降低，RC电路的时间常数选择不好会导致电路存在反射，对于高频、快速上升的信号应多加注意。- z% p7 u* P& r+ W/ a
& G# [" M$ g! R' d$ D
  5.二极管匹配1 P. ?! I: S) K- O
  二极管匹配方式常用于差分或成对网络上，采用二极管匹配会使其负载变成非线性，可能会增加EMI的问题。
2 X5 x" M& _: W% E  各种匹配方式的特征如下表所示：! c1 k" n% y) U" C6 ^2 \: k) E
　 : N; Q2 v7 ?6 ^! q
终端类型        元件数        延时情况        电源要求        元件值        备注, }7 L" i6 p1 d
并联             1                  小             高                R=Z0        功耗很大
& A# e  |8 Y/ J1 L戴维南        2                  小                高                R=2Z0        　
, M6 V! u7 [4 t! IRC               2                 小                中                R=Z0,C很小        　& R/ n4 l9 B0 _) g+ J3 p# X3 n
二极管        2                 小                高                 根据电源电压宝        　' h& I; w; ^2 C) Z: o( X5 L
                                       
作者: art_li    时间: 2011-11-18 10:40
呵呵 ，沙发 感谢分享
作者: 313073008    时间: 2011-11-19 08:16
好贴，，顶一下
作者: qiangqssong    时间: 2011-11-21 17:49
谢谢分享！！！
作者: libo7812    时间: 2011-12-18 13:59
感谢分享，学习下
作者: xiaomin311    时间: 2012-5-14 16:52
分享一下
作者: 黑牛    时间: 2012-5-23 14:31
这个不错，写的挺好的
作者: jiangshouliang    时间: 2012-5-23 20:23
必须顶起
作者: dds0201    时间: 2013-11-5 10:00
请问，串联端接到驱动端的电阻是否存在功率损耗？
作者: landry007    时间: 2013-11-5 10:17
路过看了
作者: 天启者    时间: 2013-11-8 10:27
mark！3Q
作者: tsw446507564    时间: 2013-11-19 11:12
非常好！谢谢楼主
作者: tgwfcc    时间: 2013-11-20 11:19
感谢
作者: 642986950    时间: 2014-12-3 09:08
谢谢！学习了。
作者: joe.wang    时间: 2014-12-25 16:58
感谢分享
作者: lzwandny    时间: 2014-12-25 23:16
MARK一下



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