传输线与阻抗匹配
未贴导电布
整体阻抗为 96欧
常见传输线类型
影响传输线信号上的好坏除了特性阻抗,还有以下: 1、反射系数 2、输入阻抗 3、传播常数 4、传输功率
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传输线与阻抗匹配
传输线与阻抗匹配
一、阻抗匹配
阻抗的定义 常见阻抗匹配的方式
二、常见传输线
单端传输线 分传输线 微带线 带状线
阻抗定义
传输线可分为长线和短线,长线和短线是相对于波长而言 的。 短线:l /< 0.05,集中参数电路 长线:l / 0.05,分布参数电路
常见的阻抗匹配方式
戴维南终端匹配技术
戴维南终端匹配技术也叫做双终端匹配技术,它采用两个电阻R1 和R2 来 实现终端匹配。R1 通过从VCC 向负载注入电流来帮助驱动器更容易到达逻辑高 状态;R2 帮助通过向地吸收电流来将驱动器下拉到逻辑低状态。当R1 和R2 的 并联同信号线的特征阻抗Z0 匹配时可以加强驱动器的扇出能力。 应用:SSTL/HSTL,DDR地址,控制命令等信号
图5 戴维南终端匹配
常见的阻抗匹配方式
AC 终端匹配技术
AC 终端匹配技术也称之为RC终端匹配技术,它是由一个电阻R 和一个 电容C 组成的,电阻R 和电容C 连接在传输线的负载一端。 电阻 R 的值必须同传输线的特征阻抗 Z0 的值匹配才能消除信号的反射。 对周期性的信号有效(如时钟),不适合于非周期信号(如数据)。
常见的阻抗匹配方式
肖特基二极管终端匹配技术
肖特基二极管终端匹配技术也称之为二极管终端匹配技术,由两个肖特基二 极管组成。传输线末端的信号反射,导致负载输入端上的电压升高超过VCC 和二 极管D1 的正向偏值电压,使得该二极管正向导通连接到VCC 上,从而将信号的 过冲嵌位在VCC 和二极管的阈值电压上。同样,连接到地上的二极管D2 也可以 将信号的下冲限制在二极管的正向偏置电压上。
常见的阻抗匹配方式
并联终端匹配
在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传
输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻 和双电阻两种形式。
图4 并联终端匹配
常见的阻抗匹配方式
1、并联终端匹配优点是简单易行,而易见的缺点是会带来直流损耗:单电阻方 式的直流功耗与信号的占空比紧密相关;双电阻方式则无论信号是高电平还是低 电平都有直流功耗,但电流比单电阻方式少一半。 2、电阻RT的值必须同传输线的特征阻抗Z0匹配。 3、常见应用:以高速信号应用较多 (1)DDR等SSTL驱动器。采用单电阻形式。 (2)TMDS等高速串行数据接口。采用单电阻形式,单端阻抗为 50 欧姆(差分 对间为 100 欧姆)。
常见的阻抗匹配方式
• 串联终端匹配
串联终端匹配:在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信 号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线 的特 征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。
图3 串联终端匹配
常见的阻抗匹配方式
1、匹配电阻选择原则,Z0=RT+ZS。 2、常见的COMS和TTL驱动器,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变 化。因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中考 虑。负载必须接到传输线的末端。 3、串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动器带来 额外的直流负载,也不会在信号和地之间引入额外的阻抗,而且只需要一个电 阻元件。 4、常见应用:一般的 CMOS、TTL电路、USB信号等电路。
• 阻抗的定义
阻抗定义
• 阻抗定义:在具有电阻、电感和电容的电路里,对电流所起的阻碍作用叫做阻 抗.
• 当信号的边沿很陡的时候,信号本身所包含的有效频率远远高出信号工作频率 ,对于1ns的上升信号沿,所包含的有效频率带宽达到400M左右,而这样的信 号在传输线上传输时,信号的传播类似于场的形式传播,而不是电压与电流。
常见传输线类型
传输线可分为长线和短线,长线和短线是相对于波长而言 的。 短线:l /< 0.05,集中参数电路 长线:l / 0.05,分布参数电路
常见传输线类型
一、单端传输线
单端传输线是连接两个设备的最为常见的方法。一条导线连接了 一个 设备的源和另一个设备的负载, 参考(接地)层提供了信号回 路。
常见的阻抗匹配方式
• 阻抗匹配方式
• 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,但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用,需要衡 量多个方面的因素。下面介绍几种常见匹配方式。
串联终端匹配 并联终端匹配 戴维南终端匹配 AC 终端匹配 肖特基二极管终端匹配技术
常见传输线类型
二、差分传输线
在差分模式中,传输线路是成对布放的,两条线路上传输的信号 电压、电流值相等,但相位(极性)相反。
常见传输线类型
三、微带线
它由一根带状导线与地平面构成,中间是电介质。如果电介质的介 电常 数、线的宽度、及其与地平面的距离是可控的,则它的特性阻抗也是可控的 ,其精确度将在5%之内。 微带线的特性阻抗Z0为:
• 阻抗的定义
阻抗定义
1、导线流过电流时,周围会产生高频磁场,因而沿导线各点会存在串联分布电感L; 2、 两导线间加上电压时,线间会存在高频电场,于是线间会产生并联分布电容C; 3、电导率有限的导线流过电流时会发热,而且高频时由于趋肤效应,电阻会加大,即 表明导线有分布电阻R; 4、导线间介质非理想时有漏电流,这就意味着导线间有分布电导G。
阻抗定义
传输线方程是传输线理论的基本方程,是描述传输线上电压、电流变化规律及其相互关系的 微分方程。
图2 阻抗计算
常见的阻抗匹配方式
• 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方 式。
• 阻抗不匹配会有什么不良后果?
• 在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量好坏,如果 不匹配,则会形成反射,能量传递不过去,降低效率; • 会在传输线上形成驻波(简单的理解,就是有些地方信号强,有 些地方信号弱),导致传输线的有效功率降低; • 功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。 • 如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,会产生震荡, 辐射干扰等。
常见传输线类型
四、带状线
带状线就是一条置于两层导电平面之间的电介质中间的铜带。如果线 的 厚度和宽度,介质的介电常数,以及两层接地平面的 距离都是可控的,则 线的特性阻抗也是可控的,且精度在10%之内。 理论上,带状线的特性阻抗为:
FFC线印字端贴导 电布
贴导电布处阻 抗变为75.14 欧,已低于误 差范围