原创 简易阻抗匹配方法之介绍

2010-5-19 15:01 3205 5 5 分类: MCU/ 嵌入式

简易阻抗匹配方法



       在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,在此只对几种简单常用的端接方法进行介绍。为什么要进行阻抗匹配呢?无外乎几种原因,如减少反射、控制信号边沿速率、减少信号波动、一些电平信号本身需要等等。



端接阻抗匹配一般有5种方法:



1.源端串联匹配,



2.终端并联匹配,



3.戴维南匹配,



4.RC网络匹配,



5.二极管匹配。



 



1.      
串联端接匹配:

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一般多在源端使用,Rs(串联电阻) = Z0(传输线的特性阻抗)- R0(源阻抗)。例如:若R022,Z055Ω,则Rs应为33Ω。



优点:①器件单一;



        ②抑制振铃,减少过冲;



        ③适用于集总线型负载和单一负载;



         ④增强信号完整性,产生更小EMI



 缺点:①当TTL,CMOS器件出现在相同网络时,串联匹配不是最佳选择;



②分布式负载不是适用,因为在走线路径的中间,电压仅是源电压的一般;



③接收端的反相反射仍然存在;



④影响信号上升时间并增加信号延时。



2.      
并联端接匹配:



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      Rt电阻值必须等于传输线所要求的电阻值,电阻的一端接信号,一端接地或电源。简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为在高逻辑状态时,此方法需要较大的驱动电流。



优点:①器件单一;



        ②适用于分布式负载;



        ③反射几乎可以完全消除;



         ④电阻阻值易于选择。



 缺点:①此电阻需要驱动源端的电流驱动,增加系统电路的功耗;



②降低噪声容限。



此电阻值必须等于传输线所要求的电阻值。电阻的一端接信号,一端接地。简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为他们无法提供强大的输出电流。



3.      
戴维南端接匹配:



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      一个电阻上拉,一个电阻下拉,通常采用 R1/R2 = 220/330的比值。戴维南等效阻抗必须等于走线的特性阻抗。对于大多数设计R1>R2,否则TTL/COMS电路将无法工作。



优点:①适用于分布式负载;



        ②完全吸收发送波,消除反射。;



 缺点:①增加系统电路的功耗;



②降低噪声容限;



      ③使用两个电阻,增加布局、布线难度;



         ④电阻值不易于选择。



4.      
RC网络匹配:



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电阻与电容相连,电阻另一端接信号,电容另一端接地。电阻应等于走线特性阻抗,容值通常较小(20pF-600pF)。对差分信号只需三个原件,两个电阻加一个电容。



优点:①适用于分布式及总线型负载;



        ②完全吸收发送波,消除反射;



      ③具有很低的直流功率损耗。



 缺点:①会降低高速信号的速率,增加信号延时;



RC电路的时间常数会导致电路中存在反射;



      ③对于高频、高速短路要慎用;



      ④使用两个器件,增加布局、布线难度。



5.      
二极管端接匹配:



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此端接常用于差分或成对网络,二极管常用于限制走线过程的过冲。



优点:①预防输入端的过冲。



 缺点:①不能减少反射。


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