PCB-vanliga sätt att impedansmatchning
Jul 15, 2020
Det som är viktigt är inte frekvensen utan signalens branthet, det vill säga signalens stigning / falltid. Det antas allmänt att om signalens stigning / falltid (beräknat med 10% ~ 90%) är mindre än 6 gånger trådfördröjningen, är det en höghastighetssignal, och uppmärksamhet måste ägnas åt impedansmatchning.Trådfördröjningen är vanligtvis 150ps / tum.
Den karakteristiska impedansen
När signalen rör sig längs en transmissionslinje ser signalen alltid exakt samma momentana impedans som den rör sig om signalen rör sig med samma hastighet genom linjen och kapacitansen per enhetslängd är densamma.Eftersom impedansen förblir konstant i hela transmissionslinjen ger vi ett specifikt namn på karakteristiken eller karakteristiken för en viss transmissionslinje, kallad transmissionslinjens karakteristiska impedans.Karakteristisk impedans hänvisar till värdet på den omedelbara impedansen sett av signalen när den rör sig längs en transmissionslinje.Karakteristisk impedans är relaterad till PCB-ledarskikt, PCB-material (dielektrisk konstant), trådbredd, avstånd mellan tråd och plan och andra faktorer, och har inget att göra med trådlängd.Den karakteristiska impedansen kan beräknas med hjälp av programvara.Vid PCB-ledningar med hög hastighet är routingsimpedansen för digital signal generellt utformad som 50 ohm, vilket är ett ungefärligt antal.Koaxialkabel definieras generellt som 50 ohm basband, 75 ohm frekvensband och 100 ohm strandad (differentiell).
Vanliga sätt att matcha impedans
1. Matchning av seriell terminal
Under förutsättningen att impedansen vid signalkällans ände är lägre än den karakteristiska impedansen hos transmissionslinjen, är ett motstånd R anslutet mellan signalkällans ände och transmissionslinjen i serie för att få utgångsimpedansen för källänden att matcha karaktäristiken impedans för transmissionslinjen och förhindra att den reflekterade signalen från laständen reflekteras igen.
Matchande princip för val av motstånd: summan av matchningsmotstånd och drivmotorns utgångsimpedans är lika med den karakteristiska impedansen för transmissionslinjen.För vanliga CMOS- och TTL-drivrutiner varierar utgångsimpedansen med signalens nivå.För TTL- eller CMOS-kretsar är det därför inte möjligt att ha ett riktigt matchande motstånd, så du måste kompromissa.Kedjtopologinsignalnätverk är inte lämpliga för seriell terminalmatchning. Alla laster måste vara anslutna till slutet av transmissionslinjen.
Seriell matchning är den vanligaste metoden för terminalmatchning.Det har fördelen med låg strömförbrukning, ingen ytterligare DC-belastning på föraren, ingen ytterligare impedans mellan signalen och marken och endast ett motståndselement krävs.Vanliga applikationer: vanliga CMOS, TTL-kretsimpedansmatchning.USB-signaler samplas också på detta sätt för impedansmatchning.
2. Parallell terminalmatchning
När impedansen vid signalkällan är mycket liten matchas ingångsimpedansen vid laständen med den karakteristiska impedansen hos transmissionslinjen genom att lägga till ett parallellt motstånd för att eliminera reflektionen vid laständen.Förverkligningsformerna kan delas in i enstaka motstånd och dubbel motstånd.
Matchande princip för val av motstånd: när chipets ingångsimpedans är mycket hög, för den enda resistansformen, måste belastningsfogens motståndsvärde vara nära eller lika med den karakteristiska impedansen för transmissionslinjen;För dubbla motståndsformer är varje shuntmotstånd två gånger den karakteristiska impedansen för transmissionslinjen.
Fördelarna med parallell terminalmatchning är enkla och enkla, men de uppenbara nackdelarna är att det kommer att ge DC-effektförbrukning: DC-effektförbrukning för enstaka motståndsläge är nära relaterad till signalförhållandet för signal;Det dubbla motståndsläget har likströmskonsumtion oavsett om signalen är hög nivå eller låg nivå, men strömmen är hälften mindre än det enda motståndsläget.
Vanlig applikation: höghastighetssignal används ofta.
(1) DDR, DDR2 och andra SSTL-enheter.Enkel motstånd, parallellt med VTT (vanligtvis hälften av IOVDD).Den parallella matchningsmotståndet för DDR2-datasignalen är inbäddad i chipet.
(2) Höghastighets seriella datagränssnitt som TMDS.I form av enstaka motstånd är mottagaren ansluten parallellt med IOVDD med en en-ändsimpedans på 50 ohm (100 ohm mellan differentiella par).