在實(shí)際產(chǎn)品中,反射不可避免,常見(jiàn)的就是振鈴現(xiàn)象,振鈴現(xiàn)象是因?yàn)檎?fù)反射,這個(gè)前文已經(jīng)講過(guò)。這里主要搞清楚,信號(hào)傳輸時(shí)延和正負(fù)反射之間的關(guān)系。
第一個(gè)信號(hào)時(shí)延,因?yàn)槟┒耸情_(kāi)路,在末端產(chǎn)生正反射,發(fā)生過(guò)沖,信號(hào)幅度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,第二個(gè)信號(hào)時(shí)延,因?yàn)樵炊?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1516682.html">內(nèi)阻比較小,在源端產(chǎn)生負(fù)反射,發(fā)生下拉,信號(hào)幅度減小為原來(lái)的2/3,第三個(gè)信號(hào)時(shí)延,又產(chǎn)生正反射,以此類(lèi)推。
說(shuō)完信號(hào)傳輸時(shí)延和正負(fù)反射的關(guān)系,先來(lái)看一下不同傳輸時(shí)延的仿真結(jié)果:
仿真搭建的電路圖:
信號(hào)時(shí)延是40%的上升時(shí)間時(shí)候,信號(hào)過(guò)沖的幅度達(dá)不到最大值,而信號(hào)時(shí)延到上升時(shí)間的50%,信號(hào)幅值達(dá)到最大值。這說(shuō)明,信號(hào)的傳輸時(shí)延和信號(hào)的上升邊有關(guān)。傳輸時(shí)延遠(yuǎn)小于上升邊,比如小于10%,見(jiàn)下圖,反射就不會(huì)對(duì)信號(hào)造成什么影響。這是因?yàn)樵谛盘?hào)上升的過(guò)程中,反射已經(jīng)返回,將過(guò)沖或下拉調(diào)整到輸入電壓擺幅里。
信號(hào)傳輸時(shí)延約為上升邊的50%,反射幅度達(dá)到最大值,這是個(gè)臨界條件。這里就引出一個(gè)臨界長(zhǎng)度的評(píng)估公式,介電常數(shù)取值為4,也就是信號(hào)速率6 inch/ns是時(shí)候:
Len =3 Tr
仿真結(jié)果表明,信號(hào)傳輸時(shí)延約為上升邊的10%,反射幅度比較小,可忽略反射對(duì)信號(hào)的影響,經(jīng)驗(yàn)公式為:Len =0.6Tr,也有的資料給出的是 Len<Tr
Len 表示傳輸線(xiàn)最大長(zhǎng)度(單位為inch)
Tr表示信號(hào)上升時(shí)間(單位為ns)
以上只是數(shù)據(jù)評(píng)估,而實(shí)際的產(chǎn)品要求各不相同,需要辨別其應(yīng)用性,
絕大多數(shù)的產(chǎn)品都需要考慮反射,而信號(hào)傳輸常見(jiàn)的就是驅(qū)動(dòng)器到接收器,也就是端到端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這時(shí)候就需要做端接處理。所謂的端接,就是對(duì)傳輸線(xiàn)的一端或者兩端做阻抗匹配,以減小信號(hào)反射。
常見(jiàn)的端接處理,很多資料有很多種說(shuō)法,比如源端串聯(lián)端接,遠(yuǎn)端并聯(lián)端接,遠(yuǎn)端戴維南端接,遠(yuǎn)端RC端接。其實(shí)就是兩種:源端串聯(lián)端接和接收端并聯(lián)端接。
源端串聯(lián)端接
假設(shè)模型驅(qū)動(dòng)器內(nèi)阻為10 Ohm,如果傳輸線(xiàn)阻抗為50 Ohm,那么源端串聯(lián)端接電阻為40 Ohm,以此來(lái)做好阻抗匹配,防止信號(hào)的反射。
進(jìn)入傳輸線(xiàn)的入射電壓是初始信號(hào)電壓的一半,因?yàn)樽杩蛊ヅ浜?,做了分壓處理。終端全反射反射回源端,這時(shí)候測(cè)得電壓為初始電壓。如下圖紅色臺(tái)階,就是半幅電壓0.5 V,時(shí)延后達(dá)到全電壓擺幅1 V。
相對(duì)于信號(hào)的上升邊,傳輸線(xiàn)的往返時(shí)延越長(zhǎng),臺(tái)階持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)。這個(gè)臺(tái)階形狀就是源端串聯(lián)端接的特征。
以上是串聯(lián)端接匹配的情況,還有不匹配的情況。
源端串聯(lián)端接電阻小了,也就是端接電阻和內(nèi)阻之和小于傳輸線(xiàn)阻抗,這時(shí)候源端負(fù)反射,終端正反射,就會(huì)有振鈴現(xiàn)象的發(fā)生。
源端串聯(lián)端接電阻大了,也就是端接電阻和內(nèi)阻之和大于傳輸線(xiàn)阻抗,這時(shí)候整條鏈路一直正反射,就會(huì)有臺(tái)階信號(hào)的發(fā)生。
在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,模型會(huì)給出不同的驅(qū)動(dòng)選擇,這時(shí)候需要我們做內(nèi)阻阻抗的掃描,確定產(chǎn)品設(shè)置的驅(qū)動(dòng)內(nèi)阻是多少,以此來(lái)更好進(jìn)行匹配電阻的選擇。
當(dāng)然,一般常見(jiàn)匹配電阻就是22 Ohm,33 Ohm。具體端接電阻的選擇需要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際設(shè)計(jì)和情況來(lái)決定。