傳輸線終端阻抗匹配

2021-09-08 18:27:13 字數 1701 閱讀 4228

對於pcb的走線或者電纜,在其電氣長度大於線路上所傳輸的訊號上公升時間(幅度由20%公升至80%時所需時間)的一半時候,其表現為傳輸線特性。為了獲得優化的訊號完整性,適當的終端是非常重要的。這裡我們討論源、負載、雙終端策略。

如圖24所示的傳輸線終端,並行負載阻抗為zl,由乙個電壓訊號源或電流訊號源驅動,一旦訊號抵達線的另一邊負載處,訊號的能量一部分被負載吸收,餘下的將反射回訊號源,訊號的反射與激勵訊號的比例稱為反射係數,其表示式為:

γl

=( zl- zo) / ( zl + zo)

(等式2)

顯然,如果線路阻抗zo與負載阻抗zl相等時,反射係數γl

為0,這意味著訊號沒有被反射;如果zl與zo不相等,那麼訊號有一部分會被反射回源,反射訊號到達源之後,一部分會再次發揮會負載,比例我們用源反射係數來表示:

γs

=( zs- zo) / ( zs + zo)

(等式3)

在負載上看到的總的反射是通過傳輸線往復反射的結果,我們用往復反射係數來表示:

γrt

=γsγl

(等式4)

大的反射係數會在接收輸入處引起訊號裕度的降低,過大的振鈴、額外的觸發邊緣。因此,為了獲得比較好的訊號完整性,應當使往復反射最小化。

對於圖24(a)中的理想電壓源,zs

= 0,所以γs

= -1;對於圖24(b)中的理想電流源,zs

= 無窮大,所以γs

= +1,因此,無論是電壓源還是電流源,發射訊號到達源的時候,會100%再次反射回負載,因此,乙個匹配的負載是減少發射的最為有效的辦法。

在某些情況下,在負載處進行適當的匹配是非常難以實施的,這可能是由於負載阻抗不受控制,或者不可能把終端匹配阻抗放在接收的管腳處,這時,可以使用源終端匹配方案,如圖25(a)和(b),假設接收端的阻抗無窮大,那麼負載反射係數γl

= +1,訊號會完全反射到源,如果源阻抗匹配zs

與線路阻抗zo

,那麼反射大能量大部分能被源阻抗吸收,往復反射係數γrt

在某些應用中,減少負載或源反射係數到乙個可以接受的範圍可能是很困難的,例如,存在過多的寄生電容和電感。在傳輸線兩端都進行終端匹配會是減少往復反射改善訊號完整性比較好的辦法,圖26顯示電壓訊號源或電流訊號源雙終端匹配,例如:如果γl

=γs= 0.1,那麼γrt

=0.01,也就是僅1%訊號反射回負載。

雙終端的乙個缺點是,到達負載的訊號的幅度會是單終端訊號幅度的1/2。

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