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,在此只对几种简单常用的端接方法进行介绍。为什么要进行阻抗匹配呢?无外乎几种原因,如减少反射、控制信号边沿速率、减少信号波动、一些电平信号本身需要等等。
端接阻抗匹配一般有5种方法:
1.源端串联匹配,
2.终端并联匹配,
3.戴维南匹配,
4.RC网络匹配,
5.二极管匹配。
1. 串联端接匹配:
一般多在源端使用,Rs(串联电阻) = Z0(传输线的特性阻抗)- R0(源阻抗)。例如:若R0为22,Z0为55Ω,则Rs应为33Ω。
优点:①器件单一;
②抑制振铃,减少过冲;
③适用于集总线型负载和单一负载;
④增强信号完整性,产生更小EMI。
缺点:①当TTL,CMOS器件出现在相同网络时,串联匹配不是最佳选择;
②分布式负载不是适用,因为在走线路径的中间,电压仅是源电压的一般;
③接收端的反相反射仍然存在;
④影响信号上升时间并增加信号延时。
2. 并联端接匹配:
此Rt电阻值必须等于传输线所要求的电阻值,电阻的一端接信号,一端接地或电源。简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为在高逻辑状态时,此方法需要较大的驱动电流。
优点:①器件单一;
②适用于分布式负载;
③反射几乎可以完全消除;
④电阻阻值易于选择。
缺点:①此电阻需要驱动源端的电流驱动,增加系统电路的功耗;
②降低噪声容限。
此电阻值必须等于传输线所要求的电阻值。电阻的一端接信号,一端接地。简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为他们无法提供强大的输出电流。
3. 戴维南端接匹配:
一个电阻上拉,一个电阻下拉,通常采用 R1/R2 = 220/330的比值。戴维南等效阻抗必须等于走线的特性阻抗。对于大多数设计R1>R2,否则TTL/COMS电路将无法工作。
优点:①适用于分布式负载;
②完全吸收发送波,消除反射。;
缺点:①增加系统电路的功耗;
②降低噪声容限;
③使用两个电阻,增加布局、布线难度;
④电阻值不易于选择。
4. RC网络匹配:
电阻与电容相连,电阻另一端接信号,电容另一端接地。电阻应等于走线特性阻抗,容值通常较小(20pF-600pF)。对差分信号只需三个原件,两个电阻加一个电容。
优点:①适用于分布式及总线型负载;
②完全吸收发送波,消除反射;
③具有很低的直流功率损耗。
缺点:①会降低高速信号的速率,增加信号延时;
②RC电路的时间常数会导致电路中存在反射;
③对于高频、高速短路要慎用;
④使用两个器件,增加布局、布线难度。
5. 二极管端接匹配:
此端接常用于差分或成对网络,二极管常用于限制走线过程的过冲。
优点:①预防输入端的过冲。
缺点:①不能减少反射。
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