串联端接

在实际产品中,反射不可避免,常见的就是振铃现象,振铃现象是因为正负反射,这个前文已经讲过。这里主要搞清楚,信号传输时延和正负反射之间的关系。

第一个信号时延,因为末端是开路,在末端产生正反射,发生过冲,信号幅度变为原来的两倍,第二个信号时延,因为源端内阻比较小,在源端产生负反射,发生下拉,信号幅度减小为原来的2/3,第三个信号时延,又产生正反射,以此类推。

说完信号传输时延和正负反射的关系,先来看一下不同传输时延的仿真结果:

仿真搭建的电路图:

信号时延是40%的上升时间时候,信号过冲的幅度达不到最大值,而信号时延到上升时间的50%,信号幅值达到最大值。这说明,信号的传输时延和信号的上升边有关。传输时延远小于上升边,比如小于10%,见下图,反射就不会对信号造成什么影响。这是因为在信号上升的过程中,反射已经返回,将过冲或下拉调整到输入电压摆幅里。

信号传输时延约为上升边的50%,反射幅度达到最大值,这是个临界条件。这里就引出一个临界长度的评估公式,介电常数取值为4,也就是信号速率6 inch/ns是时候:

Len =3 Tr

仿真结果表明,信号传输时延约为上升边的10%,反射幅度比较小,可忽略反射对信号的影响,经验公式为:Len =0.6Tr,也有的资料给出的是 Len<Tr

Len 表示传输线最大长度(单位为inch)

Tr表示信号上升时间(单位为ns)

以上只是数据评估,而实际的产品要求各不相同,需要辨别其应用性,

绝大多数的产品都需要考虑反射,而信号传输常见的就是驱动器到接收器,也就是端到端的拓扑结构,这时候就需要做端接处理。所谓的端接,就是对传输线的一端或者两端做阻抗匹配,以减小信号反射。

常见的端接处理,很多资料有很多种说法,比如源端串联端接,远端并联端接,远端戴维南端接,远端RC端接。其实就是两种:源端串联端接和接收端并联端接。

源端串联端接

假设模型驱动器内阻为10 Ohm,如果传输线阻抗为50 Ohm,那么源端串联端接电阻为40 Ohm,以此来做好阻抗匹配,防止信号的反射。

进入传输线的入射电压是初始信号电压的一半,因为阻抗匹配后,做了分压处理。终端全反射反射回源端,这时候测得电压为初始电压。如下图红色台阶,就是半幅电压0.5 V,时延后达到全电压摆幅1 V。

相对于信号的上升边,传输线的往返时延越长,台阶持续的时间越长。这个台阶形状就是源端串联端接的特征。

以上是串联端接匹配的情况,还有不匹配的情况。

源端串联端接电阻小了,也就是端接电阻和内阻之和小于传输线阻抗,这时候源端负反射,终端正反射,就会有振铃现象的发生。

源端串联端接电阻大了,也就是端接电阻和内阻之和大于传输线阻抗,这时候整条链路一直正反射,就会有台阶信号的发生。

在实际产品设计中,模型会给出不同的驱动选择,这时候需要我们做内阻阻抗的扫描,确定产品设置的驱动内阻是多少,以此来更好进行匹配电阻的选择。

当然,一般常见匹配电阻就是22 Ohm,33 Ohm。具体端接电阻的选择需要根据产品的实际设计和情况来决定。

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