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关于线路板阻抗匹配

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2020-03-04 11:13    浏览量:
     阻抗匹配的研究在PCB设计中,阻抗的匹配与信号的质量有关。阻抗匹配技术可以说是丰富多彩的,但在具体系统中如何更合理地应用,需要测量一些因素。例如,大家在系统中设计了很多使用串行匹配的源段。
     为什么这种方法用于需要匹配的情况以及以何种方式匹配。例如:匹配的差异大多采用终端的匹配;时钟采用源段匹配;串口终端匹配串联端子匹配的理论起点是在信号源阻抗低于传输线特征阻抗的情况下,电阻器R串联在信号源和传输线之间,使输出阻抗大于源端与传输线的特征阻抗相匹配,再次抑制从负载端反射回来的信号。
     信号传输串联终端匹配后具有以下特点:
     1:由于串联匹配电阻的作用,驱动信号以50%传播到其幅度的负载端。
     2:负载端B信号的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
     3:反射信号与在源端传播的信号叠加,使得负载端接收的信号与原始信号的幅度大致相同;
     4:负载端的反射信号传播到源端,当到达源端时被匹配电阻吸取;
     当E反射信号到达源端时,源侧驱动电流下降到0,直到发送下一个信号。
     相对于并行匹配,串联匹配不要求信号驱动器具有大电流驱动能力。选择串联端子以匹配电阻值的原理很简单,即匹配电阻值和驱动器输出阻抗之和等于传输线的特征阻抗。理想信号驱动器的输出阻抗为零,实际驱动器总是具有相对小的输出阻抗,并且当信号电平改变时输出阻抗可能不同。例如,电源电压为+ 4.5V CMOS Drive,在低功耗时通常典型输出阻抗为37Ω,在大功率时通常为典型输出阻抗为45Ω[4]; TTL驱动和CMOS驱动,其输出阻抗会发生变化随着信号水平的变化。
     因此,不可能为TTL或CMOS电路提供非常正确的匹配电阻,这只能在折衷方案中考虑。链式拓扑的信号网络不适合与串联终端匹配,并且所有负载必须连接到传输线的末端。否则,负载在传输线中间接收的波形将与图中C点的电压波形相同。可以看出,在一段时间内,负载结束信号幅度是原始信号幅度的一半。显然,信号处于不确定的逻辑状态,并且信号的噪声容限非常低。串联匹配是最常用的终端匹配方法。它具有功耗低,驱动器无额外直流负载,信号与地之间无额外阻抗的优点,只需要一个电阻元件。
     并联端子匹配并联端子匹配的理论起点是当信号源的阻抗很小时,负载端的输入阻抗通过增加并联电阻与传输线的特征阻抗相匹配,实现了消除负载端反射的目的。
     实现形式分为单阻和双阻两种形式。并行终端匹配后的信号传输具有以下特点:驱动信号近似沿着传输线传播,具有完整的幅度;所有反射均由匹配电阻吸取;负载端接收的信号幅度与信号源发送的信号幅度大致相同。在实际电路系统中,芯片的输入阻抗非常高,因此对于单电阻形式,负载端的并联电阻值必须类似于或等于传输线的特征阻抗。假设传输线的特征阻抗为50Ω,则R值为50Ω。如果信号具有5 V的高电平,则信号的静态电流将达到100mA。
     贝科使用典型TTL或CMOS电路的小驱动器容量,这些电路的这种并联匹配很少发生在这些电路中。双电阻形式的并联匹配(也称为Davidnan端子匹配)需要比单个电阻器形式更小的电流驱动能力。这是因为两个电阻器的并联值匹配传输线的特征阻抗,每个特性阻抗大于传输线的特征阻抗。 
     鉴于芯片的驱动能力,两个电阻值的选择必须遵循三个原则:
     1:两个电阻的并联值等于传输线的特征阻抗;
     2:与电源连接的电阻值不应太小,以免通常驱动电流过大而避免低功率信号;
     3:连接到地的电阻值不能太小,以避免信号在正常驱动电流下过大。并行终端匹配的优点是简单可行,明显的缺点是会带来直流功耗:单个电阻的直流功耗与信号的占空比密切相关?无论信号是高还是低,双       电阻模式都具有直流功耗。因此,它不适用于具有高功耗要求的系统,例如电池供电系统。
     另外,单电阻模式由于一般TTL的驱动能力问题,不使用CMOS系统,而双电阻模式需要两个元件,这就需要PCB板面积,因此不适合高密度印刷电路板。当然,还有:交流端子匹配,二极管电压钳和其他匹配方法。
     将信号传输视为软管浇水花在2.1数字系统的多层信号线中,当发生方波信号的传输时,可以假设它是软管(软管)浇水花。一端在把手中加压,使其从水柱中射出,另一端与水龙头连接。
当管道的压力刚好合适时,让水柱的范围正确地洒在目标区域,那么既给予快乐又顺利完成任务,是不是一个方便的小成就?
但是,一旦注水过程中的力量过大,不仅空了目标浪费的水资源,甚至可能由于强大的液压压力而无法排气,从而导致水源由软管引起反弹水龙头挣脱了!不仅是失败的任务失败,而且还是对豆花的大脸! 2.3相反,当抓地力不足以使范围太近时,仍未达到所需的结果。太多也不是欲望,只是正确的幸福。 
     上述生活的简单细节用于说明多层板传输线中的方波信号(信号)的快速传输(传输线,由线,介电层和连接层组成) 。此时,传输线(普通同轴电缆同轴电缆,微带线微带线或带线带线等)可视为软管,握管施加的压力就像“接收端“在板表面上(接收器)组件与Gnd平行的电阻器通常可用于调整其端点的特征阻抗(特性阻抗)以匹配接收端元件内的要求。
     传输线的终端管道控制技术(终端)3.1从上面可以看出,当“信号”在传输线中传播并到达终点时,为了进入接收元件(如CPU或Meomery等)不同尺寸的IC),则线路本身具有“特征阻抗”,必须与端子元件内部的电子阻抗相匹配才能相互匹配。这样任务就不会失败白忙。在术语方面是正确实行指令,减少噪声干扰,避免错误动作。 “
     一旦彼此不匹配,就会有一点能量回到“发送者”反弹,这反过来又形成了反射噪声(噪声)的烦恼。
     当设计人员将传输线本身的特征阻抗(Z0)设置为28欧姆时,端子管的接地电阻(Zt)也必须为28欧姆,以便协助传输线保持Z0,这样整体可以稳定在欧姆设计值。
     只有在Z0 = Zt匹配的情况下,信号的传输才是最有效的,其“信号完整性”(信号完整性,对于特殊术语的信号质量)也是最好的。
     特征阻抗(特征阻抗)4.1当信号方波,在传输线组合信号线时,正压信号的高准位置向前,则从其最近的参考层(如接地层)理论上,电气现场将通过伴随前向的负压信号(等于正压信号反向回归路径返回路径)来感测,从而可以完成整体回路(Loop)系统。如果“信号”很短以冻结其飞行时间,可以想象它已经受到线,介电层和参考层所呈现的瞬时阻抗值(瞬时阻抗),这被称为“特征阻抗“。
因此,“特征阻抗”应与线宽(w),线厚(t),介质厚度(h)和介电常数有关。nstant(DK)的线。

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