在實際產(chǎn)品中,反射不可避免,常見的就是振鈴現(xiàn)象,振鈴現(xiàn)象是因為正負反射,這個前文已經(jīng)講過。這里主要搞清楚,信號傳輸時延和正負反射之間的關(guān)系。
第一個信號時延,因為末端是開路,在末端產(chǎn)生正反射,發(fā)生過沖,信號幅度變?yōu)樵瓉淼膬杀?,第二個信號時延,因為源端內(nèi)阻比較小,在源端產(chǎn)生負反射,發(fā)生下拉,信號幅度減小為原來的2/3,第三個信號時延,又產(chǎn)生正反射,以此類推。
說完信號傳輸時延和正負反射的關(guān)系,先來看一下不同傳輸時延的仿真結(jié)果:
仿真搭建的電路圖:
信號時延是40%的上升時間時候,信號過沖的幅度達不到最大值,而信號時延到上升時間的50%,信號幅值達到最大值。這說明,信號的傳輸時延和信號的上升邊有關(guān)。傳輸時延遠小于上升邊,比如小于10%,見下圖,反射就不會對信號造成什么影響。這是因為在信號上升的過程中,反射已經(jīng)返回,將過沖或下拉調(diào)整到輸入電壓擺幅里。
信號傳輸時延約為上升邊的50%,反射幅度達到最大值,這是個臨界條件。這里就引出一個臨界長度的評估公式,介電常數(shù)取值為4,也就是信號速率6 inch/ns是時候:
Len =3 Tr
仿真結(jié)果表明,信號傳輸時延約為上升邊的10%,反射幅度比較小,可忽略反射對信號的影響,經(jīng)驗公式為:Len =0.6Tr,也有的資料給出的是 Len<Tr
Len 表示傳輸線最大長度(單位為inch)
Tr表示信號上升時間(單位為ns)
以上只是數(shù)據(jù)評估,而實際的產(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,而信號傳輸常見的就是驅(qū)動器到接收器,也就是端到端的拓撲結(jié)構(gòu),這時候就需要做端接處理。所謂的端接,就是對傳輸線的一端或者兩端做阻抗匹配,以減小信號反射。
常見的端接處理,很多資料有很多種說法,比如源端串聯(lián)端接,遠端并聯(lián)端接,遠端戴維南端接,遠端RC端接。其實就是兩種: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)動器內(nèi)阻為10 Ohm,如果傳輸線阻抗為50 Ohm,那么源端串聯(lián)端接電阻為40 Ohm,以此來做好阻抗匹配,防止信號的反射。
進入傳輸線的入射電壓是初始信號電壓的一半,因為阻抗匹配后,做了分壓處理。終端全反射反射回源端,這時候測得電壓為初始電壓。如下圖紅色臺階,就是半幅電壓0.5 V,時延后達到全電壓擺幅1 V。
相對于信號的上升邊,傳輸線的往返時延越長,臺階持續(xù)的時間越長。這個臺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)阻之和小于傳輸線阻抗,這時候源端負反射,終端正反射,就會有振鈴現(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)阻之和大于傳輸線阻抗,這時候整條鏈路一直正反射,就會有臺階信號的發(fā)生。
在實際產(chǎn)品設(shè)計中,模型會給出不同的驅(qū)動選擇,這時候需要我們做內(nèi)阻阻抗的掃描,確定產(chǎn)品設(shè)置的驅(qū)動內(nèi)阻是多少,以此來更好進行匹配電阻的選擇。
當(dāng)然,一般常見匹配電阻就是22 Ohm,33 Ohm。具體端接電阻的選擇需要根據(jù)產(chǎn)品的實際設(shè)計和情況來決定。