PCB Almindelige måder til matchning af impedans
Jul 15, 2020
Det, der betyder noget, er ikke frekvensen, men stejlheden i signalets kant, det vil sige signalets stigning / faldstid. Det antages generelt, at hvis signalets stigning / faldstid (beregnet med 10% ~ 90%) er mindre end 6 gange trådforsinkelsen, er det et højhastighedssignal, og man skal være opmærksom på impedans matching.Kabelforsinkelsen er normalt 150ps / inch.
Den karakteristiske impedans
Når signalet bevæger sig langs en transmissionslinje, ser signalet altid nøjagtigt den samme øjeblikkelige impedans, som det bevæger sig, hvis signalet bevæger sig med den samme hastighed gennem linjen, og kapacitansen pr. Enhedslængde er den samme.Da impedansen forbliver konstant i hele transmissionslinien, giver vi et specifikt navn på karakteristikken eller karakteristikken for en bestemt transmissionslinie, kaldet den karakteristiske impedans for transmissionslinjen.Karakteristisk impedans henviser til værdien af den øjeblikkelige impedans, der ses af signalet, når det bevæger sig langs en transmissionslinie.Karakteristisk impedans er relateret til PCB-lederlag, PCB-materiale (dielektrisk konstant), trådbredde, afstand mellem ledning og plan og andre faktorer og har intet at gøre med ledningslængde.Den karakteristiske impedans kan beregnes ved hjælp af software.Ved højhastigheds PCB-ledninger er routingimpedansen af digitalt signal generelt designet til 50 ohm, hvilket er et omtrentlig tal.Koaksialkabel defineres generelt som 50 ohm basisbånd, 75 ohm frekvensbånd og 100 ohm strandet (differentielt).
Almindelige måder til matchning af impedans
1. Seriel terminal matching
Under betingelsen af, at impedansen ved signalkildens ende er lavere end den karakteristiske impedans for transmissionslinien, er en modstand R forbundet mellem signalkildens ende og transmissionslinjen i serie for at få outputimpedansen til kildens ende til at stemme overens med karakteristikken impedans af transmissionslinjen og forhindre, at signalet, der reflekteres tilbage fra belastningsenden, reflekteres igen.
Matchende princip for valg af modstand: summen af matchende modstand og driverens udgangsimpedans er lig med den karakteristiske impedans for transmissionslinjen.For almindelige CMOS- og TTL-drivere varierer outputimpedansen med signalets niveau.Derfor er det for TTL- eller CMOS-kredsløb ikke muligt at have en meget korrekt matchende modstand, så du er nødt til at gå på kompromis.Kædetopologi-signalnetværk er ikke egnede til seriel terminal-matching. Alle belastninger skal tilsluttes til enden af transmissionslinjen.
Seriematchning er den mest almindelige terminaltilpasningsmetode.Det har fordelen ved lavt strømforbrug, ingen yderligere DC-belastning på føreren, ingen yderligere impedans mellem signalet og jorden, og der kræves kun et modstandselement.Almindelige applikationer: almindelig CMOS, TTL-kredsløbsimpedans matching.USB-signaler samples også på denne måde til impedans matching.
2. Parallel terminal matching
Når impedansen ved signalkilden er meget lille, matches inputimpedansen ved belastningsenden med den karakteristiske impedans for transmissionslinjen ved at tilføje en parallel modstand for at eliminere reflektionen ved belastningsenden.Realiseringsformerne kan opdeles i enkelt modstand og dobbelt modstand.
Matchende princip for valg af modstand: Når chipens indgangsimpedans er meget høj, for den enkelte modstandsform, skal belastningens fælles modstandsværdi være tæt på eller lig med den karakteristiske impedans for transmissionslinjen;Ved former for dobbeltmodstand er hver shuntmodstand dobbelt så lang som den karakteristiske impedans for transmissionslinjen.
Fordelene ved parallel terminaltilpasning er enkle og lette, men de åbenlyse ulemper er, at det vil medføre jævnstrømforbrug: jævnstrømforbrug i enkelt modstandsmodus er tæt forbundet med signalforbrugsforholdet;Den dobbelte modstandsindstilling har DC-strømforbrug, uanset om signalet er højt eller lavt niveau, men strømmen er halvdelen mindre end den enkelte modstandsindstilling.
Almindelig anvendelse: højhastighedssignal er vidt brugt.
(1) DDR, DDR2 og andre SSTL-drev.Enkelt modstand, parallelt med VTT (generelt halvdelen af IOVDD).Den parallelle matchningsmodstand for DDR2-datasignalet er indlejret i chippen.
(2) Højhastigheds serielle data-grænseflader såsom TMDS.I form af enkelt modstand er modtageren forbundet parallelt med IOVDD med en enkelt-endimpedans på 50 ohm (100 ohm mellem differentielle par).