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端接電阻與阻抗匹配那些事

工程師看海 ? 來源:工程師看海 ? 作者:工程師看海 ? 2022-02-16 10:41 ? 次閱讀

原文來自公眾號:工程師看海

如下圖所示,從信號源到傳輸線在到負載,一共有3個阻抗參數,一般而言信號源的阻抗是很小的,而負載的阻抗是非常大的,遠大于Z1,那么信號就會在源端和接收端直接來回反射,詳細的過程在以前《反射與反彈圖》文章中有過更詳細的介紹,當時提到過一個概念叫做“源端端接有效”,根據這個概念,不管是在源端還是在接受端,只要其中任意一端實現阻抗控制,那么就可以避免反射,由此引入今天的主題:端接電阻緩解阻抗突變,抑制反射。

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有兩種端接方法最常見:

源端串聯電阻,即串聯端接,使源端阻抗與傳輸線阻抗匹配。

接收端并聯電阻,即并聯端接,是接收端阻抗與傳輸線匹配。

串聯端接

下圖是串聯端接的示意圖,在靠近源端串聯一個小電阻,信號是以半幅度經過Zr和傳輸線Z1到達接收端Z2,接收端Z2的阻抗非常大,信號會發生一次全反射,只是這種反射回到源端后由于Zr的存在,反射程度會被降低。如果沒有Zr的話,信號會在源端和接收端來回反射,Zr緩解了這個現象。

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并聯端接

下圖是并聯端接的示意圖,在靠近接收端并聯一個電阻,信號到達接收端后,由于Zr=Z1,信號不發生反射,信號是以全幅度從源端出來經過傳輸線Z1到達接收端,反射程度會被降低。如果沒有Zr的話,信號會在源端和接收端來回反射,Zr緩解了這個現象。

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串聯端接的特點是功耗低,不會給驅動端增加額外的直流負載,信號以半幅度傳播。

并聯端接的特點是會增加額外的功耗,信號以接近滿幅度傳播。

如果同學們理解了上面的介紹,那么就應該會有這樣的疑問:

為什么有的信號端串聯了一個小電阻,但是這個信號并不是高速信號?

這是因為由于走線具有寄生電容和寄生電感,當走線比較糟糕時,寄生參數就大,容易引起RLC諧振,使得信號也有振鈴現象。

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假如走線電容R=0.1Ω,走線寄生電感=100nH,寄生電容=100pF。諧振頻率大約是50Mhz。

放大藍色振鈴,波形可以看到振鈴的頻率就是50Mhz,

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如果在線路上串聯一個33Ω電阻吸收震蕩,則震蕩就會小很多。所以從形式上看,諧振和阻抗不匹配都會引起振鈴現象,但原理還有一定差異,我們平時用示波器測紋波時,要減小探頭的環路電感,來減小振鈴就是這個道理。

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