电路阻抗匹配设计
单片机电路中的阻抗匹配

单片机电路中的阻抗匹配单片机电路中的阻抗匹配1. 引言单片机电路中的阻抗匹配是一个重要的概念,它对于确保电路稳定性、性能优化以及能量传输都有着至关重要的作用。
在本文中,我们将深入探讨单片机电路中的阻抗匹配的重要性、应用领域以及相关的技术和方法。
2. 阻抗匹配的背景与概念阻抗匹配是指在电路中确保信号源和负载之间的阻抗一致,从而最大限度地传输信号能量并减少反射。
在单片机电路中,阻抗匹配不仅可以确保信号的无失真传输,还可以提高电路性能和稳定性。
3. 阻抗匹配的重要性阻抗匹配在单片机电路中起着至关重要的作用,它可以消除信号反射,提高传输效率,减少功耗,并确保电路的稳定性。
阻抗不匹配可能导致信号衰减、失真和不稳定性。
4. 单片机电路中的阻抗匹配技术在单片机电路中,有几种常用的阻抗匹配技术,包括传输线匹配、阻抗变换器和阻抗适配器等。
这些技术可以通过调整电路设计中的元件参数,如电感、电容和电阻等,来实现阻抗匹配。
4.1 传输线匹配传输线匹配是一种常见的阻抗匹配技术,它通过选择适当的传输线特性来匹配信号源和负载的阻抗。
常见的传输线有微带线、同轴电缆和双绞线等。
传输线匹配可以实现高频信号的传输稳定性和传输效率的提高。
4.2 阻抗变换器阻抗变换器是一种通过改变电路中的阻抗来实现阻抗匹配的技术。
常见的阻抗变换器有变压器、电容和电感等。
阻抗变换器可用于将信号源的高阻抗转换为负载的低阻抗,或者将负载的高阻抗转换为信号源的低阻抗。
4.3 阻抗适配器阻抗适配器是一种能够在信号源和负载之间匹配阻抗的电路。
它通过改变适配器的阻抗值来实现阻抗匹配。
常见的阻抗适配器有平衡器和不平衡器等。
阻抗适配器可以使信号源和负载之间的阻抗一致,从而实现信号的无失真传输。
5. 阻抗匹配的应用领域阻抗匹配广泛应用于单片机电路的设计和实现中。
它可以在无线通信系统中提高信号传输质量和信噪比,并减少功率损耗。
阻抗匹配还可以用于声音和图像处理、传感器接口和电力传输等领域。
ad四层板100欧姆阻抗匹配规则设计

AD四层板100欧姆阻抗匹配规则设计一、阻抗匹配的重要性在高速数字信号传输中,阻抗匹配是至关重要的。
阻抗匹配能够减少信号反射和能量损失,提高信号的传输效率和质量。
如果信号源与传输线之间的阻抗不匹配,会导致信号波形畸变,影响信号的完整性。
在某些情况下,不匹配的阻抗甚至可能导致信号传输失败。
因此,为了确保信号的稳定传输,必须实现阻抗匹配。
二、100欧姆阻抗匹配的目标在高速数字电路中,100欧姆阻抗匹配是最常用的标准之一。
这个阻抗值能够确保信号的稳定传输,减小反射和干扰。
在设计过程中,应尽量使线路的电感和电容值接近100欧姆,以达到最佳的阻抗匹配效果。
三、AD四层板的层叠结构AD四层板是一种常见的印刷电路板(PCB)类型,其由四层导体和绝缘层组成。
其层叠结构对于实现100欧姆阻抗匹配至关重要。
通过合理配置电源和接地层、信号层的数量和位置,可以减小信号回路的电感和电容,从而提高阻抗匹配的效果。
四、微带线与带状线的选择在AD四层板设计中,微带线和带状线是两种常用的传输线类型。
微带线具有较低的辐射损耗和较高的特性阻抗,适用于高频信号传输。
带状线则具有较低的寄生电容和电感,适用于低频信号传输。
根据具体应用需求选择合适的传输线类型,可以提高阻抗匹配的效果。
五、线宽与间距的设计线宽和间距是影响线路阻抗的主要因素之一。
通过合理设计线宽和间距,可以调整线路的电感和电容值,从而实现最佳的阻抗匹配效果。
线宽越宽,间距越大,线路的电感和电容值越小,反之亦然。
在AD四层板设计中,应根据具体需求和参数进行线宽和间距的计算和选择。
六、层间耦合与串扰抑制在多层PCB中,层间耦合和串扰问题对阻抗匹配的影响不容忽视。
相邻层之间的信号线之间存在耦合电容和耦合电感,这会影响线路的阻抗值。
此外,当信号线之间的距离过近时,可能会产生串扰现象,影响信号的完整性。
为了减小层间耦合和串扰问题对阻抗匹配的影响,应合理设计层间布局和布线,保持适当的间距和采用噪声抑制措施。
∏型阻抗匹配电路

∏型阻抗匹配电路摘要:1.介绍π型阻抗匹配电路的概念和原理2.π型阻抗匹配电路的优点3.π型阻抗匹配电路的应用领域4.π型阻抗匹配电路的设计方法5.总结正文:一、π型阻抗匹配电路的概念和原理π型阻抗匹配电路,是一种常见的阻抗匹配电路,主要用于实现阻抗的匹配,以保证电磁波在不同介质之间传播时,能够最大限度地传递能量。
它的原理是利用电容和电感构成一个π型网络,使得阻抗在特定频率下接近于纯电阻,从而达到匹配的目的。
二、π型阻抗匹配电路的优点π型阻抗匹配电路具有以下优点:1.良好的匹配性能:在特定的频率下,π型阻抗匹配电路的阻抗能够接近于纯电阻,从而实现能量的高效传输。
2.宽的匹配频率范围:通过适当选择电容和电感的数值,π型阻抗匹配电路可以实现在较宽的频率范围内的阻抗匹配。
3.简单的结构:π型阻抗匹配电路由电容和电感构成,结构简单,易于设计和实现。
三、π型阻抗匹配电路的应用领域π型阻抗匹配电路广泛应用于无线通信、射频电路、微波技术等领域。
例如,在无线通信中,π型阻抗匹配电路可以用于实现天线和馈线之间的阻抗匹配,以提高信号传输的效率;在射频电路中,π型阻抗匹配电路可以用于实现放大器和负载之间的阻抗匹配,以提高放大器的工作效率。
四、π型阻抗匹配电路的设计方法π型阻抗匹配电路的设计方法主要包括以下步骤:1.确定匹配频率:根据实际应用的需要,确定需要匹配的频率。
2.选择电容和电感:根据匹配频率和阻抗匹配的要求,选择合适的电容和电感。
3.设计电路:根据电容和电感的数值,设计π型阻抗匹配电路的结构。
4.调试和优化:通过实验和仿真,调试和优化电路的性能,使其满足实际应用的需要。
五、总结π型阻抗匹配电路是一种重要的阻抗匹配电路,具有优良的匹配性能和宽的匹配频率范围,广泛应用于无线通信、射频电路、微波技术等领域。
阻抗匹配设计原理及方法

阻抗匹配设计原理及⽅法阻抗匹配(Impedance matching)是微波电⼦学⾥的⼀部分,主要⽤于传输线上,来达⾄所有⾼频的微波信号皆能传⾄负载点的⽬的,⼏乎不会有信号反射回来源点,从⽽提升能源效益。
阻抗匹配有两种,⼀种是透过改变阻抗⼒(lumped-circuit matching),另⼀种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配⼀组线路,⾸先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归⼀化,然后把数值划在史密斯图上。
改变阻抗⼒把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿着代表实数电阻的圆圈⾛动。
如果把电容或电感接地,⾸先图表上的点会以图中⼼旋转180度,然后才沿电阻圈⾛动,再沿中⼼旋转180度。
重复以上⽅法直⾄电阻值变成1,即可直接把阻抗⼒变为零完成匹配。
阻抗匹配:简单的说就是「特性阻抗」等于「负载阻抗」。
调整传输线由负载点⾄来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿着图中⼼以逆时针⽅向⾛动,直⾄⾛到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗⼒调整为零,完成匹配。
阻抗匹配则传输功率⼤,对于⼀个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最⼤,此时阻抗匹配。
最⼤功率传输定理,如果是⾼频的话,就是⽆反射波。
对于普通的宽频放⼤器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远⼤于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就⽆须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产⽣反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
⾼速PCB布线时,为了防⽌信号的反射,要求是线路的阻抗为50欧姆。
这是个⼤约的数字,⼀般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整⽽已,为了匹配⽅便.阻抗从字⾯上看就与电阻不⼀样,其中只有⼀个阻字是相同的,⽽另⼀个抗字呢?简单地说,阻抗就是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延⼀点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
阻抗匹配电路注意事项

阻抗匹配电路注意事项阻抗匹配电路是在电子电路设计和通信系统中非常重要的一个概念。
它的主要作用是为了实现信号的传输最大功率或最小干扰。
在设计阻抗匹配电路时,有一些重要的注意事项需要考虑:1. 阻抗匹配的目的:阻抗匹配的主要目的是为了使信号源和负载之间的电阻匹配,以避免信号的反射和能量损耗。
因此,在设计阻抗匹配电路时,需要明确匹配的目标和要求。
2. 负载阻抗的确定:负载阻抗是阻抗匹配电路设计的重要参数之一。
通常情况下,保持负载阻抗与信号源的输出阻抗匹配,可以最大限度地传输信号能量。
3. 阻抗匹配网络的选择:阻抗匹配网络是实现阻抗匹配的关键组成部分。
常见的阻抗匹配网络包括L型网络、T型网络和π型网络等。
选择合适的阻抗匹配网络需要综合考虑电路特性、频率范围和性能要求。
4. 阻抗转换器的选择:阻抗转换器是实现阻抗匹配的重要工具。
常见的阻抗转换器包括变压器、电容和电感等。
选择合适的阻抗转换器需要考虑信号范围、频率响应和功率要求。
5. 阻抗匹配的频率响应:阻抗匹配电路在不同频率下的响应是设计时需要考虑的一个重要因素。
因为不同频率下的阻抗匹配效果可能不同,需要根据实际应用需求进行优化。
6. 信号传输损耗的补偿:阻抗匹配电路会引入信号传输损耗,因此需要进行补偿。
补偿可以通过增加驱动能力、减小阻抗矩阵中的损耗元件等方式实现。
7. 温度效应的考虑:阻抗匹配电路的性能在不同温度下可能会发生变化。
因此,需要根据实际应用环境评估和考虑温度效应对阻抗匹配电路的影响。
8. 噪声和干扰的抑制:阻抗匹配电路还需要考虑对噪声和干扰的抑制。
合理设计阻抗匹配电路可以减小信号传输中噪声和干扰的引入,提高系统的信噪比和抗干扰能力。
总结来说,阻抗匹配电路设计需要明确匹配的目的和要求,选择合适的阻抗匹配网络和阻抗转换器,并进行频率响应、损耗补偿、温度和抗干扰等方面的考虑。
合理设计的阻抗匹配电路可以最大限度地实现信号传输的效率和可靠性。
高速电路设计中的阻抗匹配技术研究

高速电路设计中的阻抗匹配技术研究近年来,随着电子技术的高速发展,高速电路的设计变得越来越重要。
在高速电路设计中,阻抗匹配技术扮演着至关重要的角色。
阻抗匹配能够在电路中提供最优的信号传输,减少信号的反射和损耗,从而增加电路的性能和稳定性。
本文将探讨高速电路设计中的阻抗匹配技术的研究进展和应用。
一、阻抗匹配技术的基础原理阻抗是指电流和电压之间的比值,用于描述电路对信号的响应。
在高速电路设计中,阻抗匹配技术可以通过调整传输线和装配件的阻抗来使其与信号源和负载的阻抗匹配,以减少信号的反射和损耗。
阻抗匹配技术的基础原理包括特性阻抗、传输线理论和阻抗转换。
特性阻抗是指传输线上单位长度的电阻和电抗的比值,用来描述传输线的特性。
在高速电路设计中,特性阻抗的选择对信号传输有着重要的影响。
传输线理论是指通过传输线的波动传播现象,例如电压波和电流波在传输线上的行为。
通过合理地选择传输线的特性阻抗,可以使信号在传输线上传播时最大限度地减少反射和损耗。
阻抗转换是指在不同特性阻抗之间进行阻抗匹配的过程,例如通过使用阻抗匹配装配件或变压器。
二、阻抗匹配技术的研究进展随着高速电路设计的要求日益严格,阻抗匹配技术也在不断发展和改进。
以下是几个阻抗匹配技术的研究进展:1. 传输线的特性阻抗选择在高速电路设计中,选择适当的传输线特性阻抗尤为重要。
一种常用的特性阻抗是50欧姆,适用于许多应用场景。
然而,在一些特殊应用中,如射频(RF)电路设计,特性阻抗可以选择为其他值,例如75欧姆或100欧姆。
选择适当的特性阻抗可以优化信号的传输效果。
2. 差分传输线技术差分传输线技术是一种常用的阻抗匹配技术,适用于高速信号传输。
差分传输线技术通过使用两条相互平行的传输线,将信号和其互补(反相)信号一起传输。
差分信号传输可以提高抗干扰能力,减少信号的互相干扰。
3. 阻抗匹配装配件阻抗匹配装配件是用于在不同特性阻抗之间实现阻抗匹配的器件,例如阻抗匹配器。
电感与电路中的阻抗匹配

电感与电路中的阻抗匹配在电路设计和应用中,电感和阻抗匹配是非常重要的概念。
电感是一种被动元件,通过它可以在电路中储存和释放能量。
而阻抗匹配则是为了确保电路中信号的传输能够有效、高效地进行。
一、电感的基本原理电感是由线圈或线圈组成的元件,通常由导体绕成螺旋形。
当电流通过线圈时,会在其内部产生磁场。
根据法拉第电磁感应定律,当电流改变时,线圈内部会产生一个电压。
这个电压与电流的变化率成正比,即:V = L * di/dt其中,V代表电感器两端的电压,L代表电感的感应系数,di/dt代表电流的变化率。
由于电感的特性,它可以阻止直流信号通过。
这是因为直流信号的电流变化率为零,所以在通过电感器时,电流无法发生变化,因此直流电路中电感会形成一个开路。
二、阻抗匹配的重要性阻抗匹配是为了确保信号在电路中能够有效地传输和接收而进行的一种调整。
在电路设计中,通常会使用电感来实现阻抗匹配。
阻抗是指电路中电流和电压之间的比例关系。
在接收信号的设备中,通常具有一个特定的输入阻抗。
当信号源和接收设备的阻抗不匹配时,会导致信号传输的损失和失真。
而通过使用电感进行阻抗匹配,可以有效地解决这个问题。
三、阻抗匹配的实现方式在电路设计中,可以通过串联和并联电感器的方式来实现阻抗匹配。
1. 串联电感器串联电感器是将多个电感器连接在一起,使得其总感应系数等于各个电感器感应系数之和。
通过串联电感器,可以增加电感值,从而改变阻抗值,以适应电路的要求。
2. 并联电感器并联电感器是将多个电感器连接在一起,使得其总感应系数等于各个电感器感应系数的倒数之和。
通过并联电感器,可以减小电感值,从而改变阻抗值,以适应电路的要求。
通过合理选择串联或并联电感器的方式,可以实现电路中的阻抗匹配,从而提高信号的传输效率和质量。
四、电感和阻抗匹配在实际中的应用电感和阻抗匹配在很多领域都有广泛的应用。
1. 通信领域:在无线通信系统中,由于信号的传输过程涉及到电路、天线等组件,而各个组件的阻抗不匹配会导致信号的损失和失真。
基于ads阻抗匹配的宽带低频放大电路设计

基于ADS阻抗匹配的宽带低频放大电路设计一、简介1.1 电路设计的背景在现代电子设备中,低频放大电路的设计是非常常见且重要的。
它广泛应用于音频设备、通信设备、测量仪器等各种领域。
而宽带低频放大电路则更是在处理高保真音频信号、高速数据传输等领域中发挥着至关重要的作用。
设计一个具有优异性能的宽带低频放大电路对于电子工程领域的研究和应用都具有重要意义。
1.2 ADS阻抗匹配的作用ADS(Advanced Design System)是由美国Keysight Technologies公司推出的一款专业的无源射频和微波电路设计软件。
在设计宽带低频放大电路时,ADS的阻抗匹配功能可以帮助我们实现最大程度地传输功率和最小程度地损耗,提高了电路的性能和稳定性。
1.3 本文的目的本文旨在基于ADS软件,设计一个宽带低频放大电路,通过阻抗匹配来达到较好的性能指标。
二、宽带低频放大电路设计2.1 电路整体设计我们需要确定宽带低频放大电路的整体设计。
在这一阶段,我们需要考虑到电路的放大倍数、频率范围、输入输出阻抗、带宽等关键参数,并进行合理的选择和规划。
2.2 电路元器件选择在确定了电路整体设计后,我们需要选择合适的电路元器件,包括放大器、滤波器、阻抗匹配网络等。
这些元器件的选择将直接影响电路的性能和稳定性。
2.3 阻抗匹配在选择了合适的元器件后,我们需要利用ADS的阻抗匹配功能来优化电路的阻抗匹配,以达到最佳的传输功率和最小的损耗。
三、ADS阻抗匹配的具体操作3.1 ADS软件简介让我们简要介绍一下ADS软件及其阻抗匹配功能。
ADS是一款非常专业的射频和微波电路设计软件,它拥有强大的仿真分析能力和优秀的优化设计功能,能够帮助工程师们在电路设计过程中找到最优的方案。
3.2 阻抗匹配流程在ADS软件中,阻抗匹配的操作流程一般包括:建立电路原理图、进行频率响应仿真、对元器件进行参数调整和修改、再次仿真验证,直至达到最佳的阻抗匹配效果。
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何為"阻抗匹配"?更多相关: 阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配 阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。
最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。
对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为50欧姆。
这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便. 阻抗从字面上看就与电阻不一样,其中只有一个阻字是相同的,而另一个抗字呢?简单地说,阻抗就是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作非导体,而最近在高科技领域中称的超导体,则是一种电阻值几近于零的东西。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是奥姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
. 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。
例如我们在系统中设计中,很多采用的都是源段的串连匹配。
对于什么情况下需要匹配,采用什么方式的匹配,为什么采用这种方式。
例如:差分的匹配多数采用终端的匹配;时钟采用源段匹配;1更多相关: 串联终端匹配的理论出发点是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. 串联终端匹配后的信号传输具有以下特点: A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播; B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
C 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同; D 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;? E 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输。
相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。
理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的电平发生变化时,输出阻抗可能不同。
比如电源电压为+4.5V的CMOS驱动器,在低电平时典型的输出阻抗为37Ω,在高电平时典型的输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,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。
链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配,所有的负载必须接到传输线的末端。
否则,接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。
可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。
显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号的噪声容限很低。
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。
2 并联终端匹配的理论出发点是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。
并联终端匹配后的信号传输具有以下特点: A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播; B 所有的反射都被匹配电阻吸收; C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。
在实际的电路系统中,芯片的输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。
假定传输线的特征阻抗为50Ω,则R值为50Ω。
如果信号的高电平为5V,则信号的静态电流将达到100mA。
由于典型的TTL或CMOS电路的驱动能力很小,这种单电阻的并联匹配方式很少出现在这些电路中。
双电阻形式的并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小。
这是因为两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配,每个电阻都比传输线的特征阻抗大。
考虑到芯片的驱动能力,两个电阻值的选择必须遵循三个原则: ⑴. 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等; ⑵. 与电源连接的电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大; ⑶. 与地连接的电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大。
并联终端匹配优点是简单易行;显而易见的缺点是会带来直流功耗: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。
因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。
另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB的板面积提出了要求,因此不适合用于高密更多相关:度印刷电路板。
当然还有:AC终端匹配; 基于二极管的电压钳位等匹配方式。
. 2.1 数位系统之多层板讯号线(Signal Line)中,当出现方波讯号的传输时,可将之假想成为软管(hose)送水浇花。
一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头。
当握管处所施压的力道恰好,而让水柱的射程正确洒落在目标区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手的小小成就? 2.2 然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢! 2.3 反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。
过犹不及皆非所欲,唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。
2.4 上述简单的生活细节,正可用以说明方波(Square Wave)讯号(Signal)在多层板传输线(Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行的快速传送。
此时可将传输线(常见者有同轴电缆Coaxial Cable,与微带线Microstrip Line或带线Strip Line等)看成软管,而握管处所施加的压力,就好比板面上“接受端”(Receiver)元件所并联到Gnd的电阻器一般,可用以调节其终点的特性阻抗(Characteristic Impedance),使匹配接受端元件内部的需求。
. Termination 3.1 由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受元件(如CPU或Meomery等大小不同的IC)中工作时,则该讯号线本身所具备的“特性阻抗”,必须要与终端元件内部的电子阻抗相互匹配才行,如此才不致任务失败白忙一场。
用术语说就是正确执行指令,减少杂讯干扰,避免错误动作”。
一旦彼此未能匹配时,则必将会有少许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射杂讯(Noise)的烦恼。
3.2 当传输线本身的特性阻抗(Z0)被设计者订定为28ohm时,则终端控管的接地的电阻器(Zt)也必须是28ohm,如此才能协助传输线对Z0的保持,使整体得以稳定在28 ohm的设计数值。
也唯有在此种Z0=Zt的匹配情形下,讯号的传输才会最具效率,其“讯号完整性”(Signal Integrity,为讯号品质之专用术语)也才最好。
.Characteristic Impedance 4.1 当某讯号方波,在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前推进时,则距其最近的参考层(如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行(等于正压讯号反向的回归路径Return Path),如此将可完成整体性的回路(Loop)系统。
该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结,即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值(Instantanious Impedance),此即所谓的“特性阻抗”。
是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽(w)、线厚(t)、介质厚度(h)与介质常数(Dk)都扯上了关系。
4.2 阻抗匹配不良的后果 由于高频讯号的“特性阻抗”(Z0)原词甚长,故一般均简称之为“阻抗”。
读者千万要小心,此与低频AC交流电(60Hz)其电线(并非传输线)中,所出现的阻抗值(Z)并不完全相同。