高速通讯中阻抗匹配的研究

合集下载

高频电路中的阻抗匹配

高频电路中的阻抗匹配今日精选基于SOPC的DDS波形发生器。

采用的方案很简单：FPGA模拟DDS逻辑，然后经过一个DA转换将来自FPGA的IO口的数字信号转换为模拟量。

当时看到有的电路图在IO口和DA数字端之间都接了个电阻，当时不知道是什么作用，只不过听人家说貌似这个电阻还很重要。

果真在验收的时候就败在了几个电阻上。

频率到2K就有BUG了，而我们设计的可是1M啊，考虑到采用的DAC0832的转换速率限制起码到个300K也不成问题的。

很久了也不清楚为什么高频会出问题？直到偶然一天才意识到是这个电阻的问题。

也就是阻抗匹配问题。

下面就结合自己收集到的相关资料仔细探讨一下这个电阻所涉及的一系列问题。

阻抗匹配即负载阻抗与电源内阻抗或与传输线波阻抗之间的特定配合关系。

分低频和高频两种情况。

这里主要讲高频电路中的情况。

一、首先先介绍下高频电路中的反射问题。

当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。

如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配（相等）时，在负载端就会产生反射。

低频电路中一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。

二、如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？答案是：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容量降低；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。

一种形象的解释：将信号传输看出软管浇花，一端被加压使其射出水柱，另一端接在水龙头，一旦加压过度（即传输线特征电阻比匹配），因为强力水压无处宣泄，就往来源反弹造成软管自水龙头上的挣脱，后果可想而知。

阻抗匹配对高速连接器信号完整性的影响.doc

阻抗匹配对高速连接器信号完整性的影响赵明敏(中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192）The effect of impedance matching to high-speed connector’ssignal integrityMing.Min.ZHAO(China Electric Power Research Institute, Beijing 100192）摘要：过去10年间频率/传送的速度从0.1 Gbps增长到目前已超过10 Gbps的速度并正向更高速发展。

因此，在高速连接器应用设计中，连接器的阻抗匹配、串音、传播延迟以及走线形状都是要考虑的重要因素。

其中，阻抗匹配又是解决信号完整性问题的前提，本文通过理论计算和软件仿真两种方法分析得出了高速连接器中阻抗匹配的规律，从而有效的解决了由阻抗不匹配导致的信号完整性问题。

关键词：高速连接器阻抗匹配信号完整性Abstract: Over the past 10 years, the frequency / transmission speed has grown from 0.1 Gbps to 10 Gbps and the pace is more rapid developing. Thus, in the design of high-speed connector applications, the impedance matching, cross talk, propagating delay and alignment shape of connector are important factors to be considered. The impedance matching is the prerequisite for solving the signal integrity, this paper produces the impedance matching rule of high-speed connector through theoretical calculation and software simulation, thereby effectively resolving the problem of signal integrity which impedance mismatching leads to.Key words: high-speed connector; impedance matching; signal integrity1 引言随着智能电网的高速发展，电力系统对自动控制、继电保护、通信等方面的性能要求越来越高，对其所使用的电子元器件的要求也越来越严格。

实验四阻抗匹配网络理论

实验四阻抗匹配网络理论一、实验目的1．了解基本的阻抗匹配理论；2．利用实验模组实际测量以了解匹配电路的特性。

二、实验原理在高频电路设计中，阻抗匹配是很重要的一环。

从直流电路的基本理论中，我们知道若信号源的电阻与输出之负载电阻相同时，就可在输出端得到最大的功率输出。

但是在交流电路中，除了电阻，尚有电容与电感等电抗性组件，因此若要求得到最大功率输出时，除了两端的电阻相等外，还需信号源的电抗与负载的电抗互成共轭才行。

所以阻抗匹配的目的就是经由适当方法选择组件使得信号源与负载两端的电抗值成共轭关系，以便产生谐振而互相抵消，使得电路中仅存电阻性，而能得到最大功率传输。

其次，由于现成的网络组件，其阻抗值会随着频率的变化而变化，因此阻抗匹配只能适用于某一特定的频率，但是对于宽频的电路来说，所设计的电路都期望能涵盖整个频宽。

就理论而言，可借着适当方法来增加阻抗匹配的频宽范围。

如图7-1（a ）所示：输入信号经过传输以后，其输出功率与输入功率之间存在以下关系，信号的输出功率直接决定于输入阻抗与输出阻抗之比。

inout S S in SL LL S S L P k kP R V P R k R R R R V R I Pout ⋅+=⇒=⋅=⋅+=⋅=22222)1()(图7-1（a ）输出输入功率关系图输出功率与阻抗比例的关系图见图7-1（b ）。

由图可知，当R L =R S 时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。

图7-1（b）输出功率与阻抗比例关系图推而广之，如图7-1（c）所示，当输入阻抗Z S与负载阻抗Z L间成为Z S=Z L*的关系时，满足广义阻抗匹配的条件。

所以，阻抗匹配电路也可以称为阻抗变换器。

当Z L=Z S*,即是[匹配]图7-1(c) 广义[阻抗匹配]关系图欲得到最大的功率输出，则须对电路加以阻抗匹配，阻抗匹配网络一般可分为三种：L 型、π型及T 型三种。

选用何种匹配端视情况而定，除非有特别需求，一般都是以最少的零件来完成匹配。

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。

高速通讯中阻抗匹配的研究

高速通讯中阻抗匹配的研究阻抗匹配研究高速设计中,阻抗匹配与否关系到信号质量优劣。

阻抗匹配技术可以说是丰富多样,具体系统中怎样才能比较合理应用,需要衡量多个方面因素。

例如我们系统中设计中,很多采用都是源段串连匹配。

什么情况下需要匹配,采用什么方式匹配,为什么采用这种方式。

例如：差分匹配多数采用终端匹配;时钟采用源段匹配;1、串联终端匹配串联终端匹配理论出发点是信号源端阻抗低于传输线特征阻抗条件下,信号源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端输出阻抗与传输线特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来信号发生再次反射.串联终端匹配后信号传输具有以下特点：A 串联匹配电阻作用,驱动信号传播时以其幅度50％向负载端传播;B 信号负载端反射系数接近＋1,反射信号幅度接近原始信号幅度50％。

C 反射信号与源端传播信号叠加,使负载端接受到信号与原始信号幅度近似相同;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电流驱动能力。

选择串联终端匹配电阻值原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器输出阻抗之和与传输线特征阻抗相等。

理想信号驱动器输出阻抗为零,实际驱动器总是有比较小输出阻抗,信号电平发生变化时,输出阻抗可能不同。

比如电源电压为＋4.5VCMOS驱动器,低电平时典型输出阻抗为37Ω,高电平时典型输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号电平大小变化而变化。

,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确匹配电阻,只能折中考虑。

链状拓扑结构信号网路不适合使用串联终端匹配,所有负载必须接到传输线末端。

否则,接到传输线中间负载接受到波形就会象图3.2.5中C点电压波形一样。

可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度一半。

显然这时候信号处不定逻辑状态,信号噪声容限很低。

天线阻抗匹配技术在通信系统中的最佳实践案例

天线阻抗匹配技术在通信系统中的最佳实践案例在通信系统中，天线阻抗匹配技术的最佳实践案例是关键性的。

通过精确匹配天线的阻抗，可以最大程度地提高通信系统的性能和效率。

本文将探讨几个成功案例，并分析其实践中的关键要素。

1. **卫星通信系统**卫星通信系统是天线阻抗匹配技术的典型应用领域之一。

在这种系统中，卫星作为中继器传输信号，而天线起着连接地面终端和卫星的重要作用。

采用天线阻抗匹配技术，可以确保信号在传输过程中最小化损耗，并提高通信质量。

以一家卫星通信公司为例，他们采用了先进的天线设计和调试技术，确保天线的阻抗与卫星系统的输出阻抗完美匹配。

通过精细调整和测试，他们实现了出色的信号传输效果，提高了用户的满意度。

2. **移动通信基站**在移动通信基站中，天线阻抗匹配技术的应用同样至关重要。

基站天线的阻抗需要与发射器或接收器的输出或输入阻抗匹配，以确保信号的有效传输和接收。

某电信运营商在建设移动通信基站时，采用了先进的天线阻抗匹配技术。

他们在设计阶段就考虑了天线与设备之间的阻抗匹配，通过精密的测量和调整，确保了系统的稳定性和可靠性。

这一举措使得通信覆盖范围更广，信号质量更优。

3. **射频前端设计**在无线通信设备中，射频前端的设计对系统性能有着重要影响。

天线阻抗匹配技术在射频前端设计中发挥着关键作用，通过合理匹配天线阻抗，可以最大限度地提高信号传输效率。

某无线通信设备制造商在产品研发过程中，注重天线阻抗匹配技术的应用。

他们利用先进的仿真工具对天线系统进行模拟和优化，确保了天线的阻抗与射频前端的匹配，从而提高了设备的性能和竞争力。

综上所述，天线阻抗匹配技术在通信系统中的应用具有重要意义。

通过实践中的案例分析，可以发现精确匹配天线阻抗对于提高通信系统性能和效率至关重要。

未来，随着通信技术的不断发展，天线阻抗匹配技术将继续发挥着重要作用，推动通信行业的进步与发展。

高速电路中阻抗匹配和端接的方法

终端阻杭匹配法在高速数字系统中，传输线上阻抗不匹配会引起信号反射，造成过冲、下冲和振铃等信号畸变，减小反射的方法是根据传输线的特性阻抗在其发送端串联端接使源阻抗与传输线阻抗匹配或者在接收端并联端接使负载阻抗与传输线阻抗匹配，从而使源反射系数或者负载反射系数为零。

常用的端接方式为:串联端接、简单的并联端接、戴维宁端接、RC网络端接，如图所示。

下面我们将分别对这几种端接方式进行分析。

(1)串联端接如图(b)所示，串联端接是指在尽量靠近源端的位置串联一个电阻R T以匹配信号源的阻抗，使源端反射系数为零从而抑制从负载反射回来的信号再从源端反射回负载端。

R T加上驱动源的输出阻抗R D应等于传输线阻抗Z0，即R D+R T=20。

串联端接的优点在于：每条线只需要一个端接电阻，无需直流电源相连接，因此不消耗过多的电能；当驱动高容性负载时可提供限流作用，这种限流作用可以帮助减小地弹噪声。

其缺点在于：由于串联电阻的分压作用，在走线路径中间，电压仅是源电压的一半，所以不能驱动分布式负载;另外由于在信号通路上串联了电阻，增加了RC时间常数从而减缓了负载端信号的上升时间，因而不适合于高频信号通路(如高速时钟等)。

(2)简单的并联端接简单并联端接方式是简单地在接收器的输入端连接一个终端电阻R T(R T=Z0)下拉到地或者上拉到直流电源来实现匹配，分别如图(c)和(d)所示。

这种端接方式的优点在于设计简单易行，缺点是消耗直流功率。

上拉到电源可以提高驱动器的驱动能力，但会抬高信号的低电平;而下拉到地能提高电流的吸收能力，但会拉低信号的高电平。

(3)戴维宁（thevenin）端接戴维宁端接即分压器型端接，如图(e)示，它采用上拉电阻R TH和下拉电阻R TL构成端接电阻，通过R TH和R TL吸收反射。

戴维宁等效阻抗R T（R T=R TH·R TL/（R TH+R TL））等于传输线阻抗Z0以达到最佳匹配。

R TH和R TL阻值的选取应重点考虑避免设置不合适的负载电压参考电平，该电平用于高低逻辑变换点。

高速率光通信中的阻抗匹配研究

ｑｌｔｌｏｂｃｍｅｎｆｔｅｍａｏｌｍｅｔｎｔｅｏｔａｒｎｍｉｓｏｅｆｒｎｅＴｈｓａｔｌａｎｒｄｕｅｏｅｕａｉａｓｅｏｓｏｅｏｊｒｅｅｎｓｉｈｐｉｌｔａｓｓｉｎｐｒｏｍａｃ．ｉｒｉｅｈｓｉｔｏｃｄｓｍｙｈｃｃ
ＦｅｎｇｇｕａａｎｇＣｏ，ＦａｏｎｒｎｇａＧａｎｇＰａｎＧｏ，
（ＳＫＬｏｆＯＣＴ．ｕａｅｅｏｍｕｉａｉｎＤｅｉｅ，ｄＷｕａ３０４Ｃｈｎ）ＮＷｈｎＴｌｃｍｎｃｔｏｖｃｓＣＯ．Ｌｔ．ｈｎ４０７，ｉａ
图形很象人的眼睛．因此被称为眼图（ｙｐＥｅＭａ）。眼图可以
反应整个信号的幅度．发射抖动．升时间．降时间．光上下
文章编号：６３ｌ３（０ＯＯ — ３－３１７一ｌｌ２ｌ）６０４０
＆
提
要：在光纤通信中，随着信息量的增大，对带宽和速
块起到关键作用，信号的质量对整个光通信来说至关重光
率的要求越来越高现在１０Ｇｂｐ已经不是最前沿技术．ｓ４／０Ｇｂ技术甚￣４Ｇｂ技术都已经成为了热点。随０１０ｐｓ００ｐｓ着速率的增高．速电路的设计越来越重要．电路的质量高成为直接影响光传输性能的重要因素之一。本文主要介绍了在微波电路设计中经常用到的阻抗匹配和设计的一些知识．然后通过对模块电路中发射驱动电路的设计出一种得实用型阻抗匹配设计方法。通过本文的设计说明在高速率光通信中电路设计的重要性．对于高速率光通信的发展这有一定的借鉴作用。关键词：光通信阻抗匹配阻抗变换ｓｔ圆图ｍｉｈ中图分类号：ＴＮ３６０文献标识码：Ａ

高速信号阻抗匹配机理

高速信号阻抗匹配机理高速信号阻抗匹配是电路设计中至关重要的一部分，因为在高速信号传输中，阻抗失配会导致信号反射和干扰，从而影响电路的性能。

在本文中，我们将探讨高速信号阻抗匹配机理。

什么是阻抗？阻抗是电路中的一种特性，它描述了电路对电流的阻碍程度。

与电阻不同，阻抗的值包含有频率和相位这两个方面，因此阻抗可以用复数的形式表示，即Z=R+jX，其中R是电阻，X是电感或电容的虚部。

阻抗失配的影响在高速信号传输中，阻抗失配会导致信号反射和干扰。

当信号到达阻抗失配处时，一部分信号将被反射回去，而另一部分信号将继续传输。

这些反射信号会干扰正在传输的信号，导致信号失真和噪声增加。

因此，在高速信号传输中，阻抗匹配是非常重要的。

如何进行阻抗匹配？阻抗匹配的目的是将发送器和接收器的阻抗匹配，以最大限度地减少信号反射和干扰。

常见的阻抗匹配技术包括：1. 阻抗变换器阻抗变换器是一种电路，可以将发送器或接收器的阻抗变换成适合另一端使用的阻抗。

例如，如果发送器的输出阻抗为50欧姆，而接收器的输入阻抗为100欧姆，那么可以使用阻抗变换器将发送器的输出阻抗变换成100欧姆，以匹配接收器的输入阻抗。

2. 背负线转换背负线转换是一种常见的阻抗匹配技术，可以用于将高速信号传输线的阻抗匹配。

在背负线转换中，将一条传输线的两端都连接到地面，可以将传输线的阻抗转换为两倍的值。

例如，如果一条传输线的阻抗为50欧姆，那么使用背负线转换后，它的阻抗将变成100欧姆。

3. 阻抗匹配电路阻抗匹配电路是一种特殊的电路，可以将发送器和接收器的阻抗匹配。

例如，可以使用一个高斯滤波器来将发送器的输出阻抗变换成适合接收器使用的阻抗。

此外，还可以使用串联电容或并联电感器来进行阻抗匹配。

总结。

浅析高速连接器阻抗优化

第６期２０２２年１２月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ４２Ｎｏ６Ｄｅｃ２０２２收稿日期：２０２２－０２－１４浅析高速连接器阻抗优化王　超，钟茂萍，江　涛（四川华丰科技股份有限公司，四川绵阳，６２１００１）摘要：文章主要介绍了差分阻抗的产生机理、影响阻抗的因素以及使用阻抗计算小软件方法，有利于产品设计师尽快识别阻抗的影响因素并对阻抗进行相应匹配，文章也通过一个实际案例，讲解阻抗的匹配过程。

关键词：信号完整性；高速连接器；阻抗Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２２．０６．０１０中图分类号：ＴＮ７８４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－６１３３（２０２２）０６－００３３－０５１　引言随着５Ｇ技术的日益发展，通讯设备不断升级换代，信号传输速率不断上升，系统链路信号完整性要求进一步提高。

高速连接器作为系统链路至关重要的一环，连接器的性能要求也是越来越严苛，作为连接器厂商，如何保证产品设计及加工性能是一个很大的挑战。

对于高速连接器来说，跑高速的信号基本都是差分信号，由于连接器结构复杂，随着信号上升时间的不断减小，阻抗匹配难度也越来越大，本文通过解析差分阻抗原理，介绍了差分阻抗优化较常用的优化手段。

２　差分线的阻抗［１］常用的信号传输分为单端信号和差分信号，差分信号由两根单端信号构成，发射器传输差分信号时，会将单端信号拆分成两个信号幅值相等相位相反的两个信号，再由接收器识别转化为单端信号。

简单来说，接收器会将两个单端信号做一个减法，得到的信号幅值将是单个信号的两倍；差分信号由于抗干扰能力强，在高速信号传输中被广泛应用。

从理论上来说，任何两根走线都可以构成差分对，可实际上，我们设计中的差分信号都会符合对称原则，这个对称包含以下几个条件：１）两根线具有相同并且恒定的阻抗，保证两根线上的反射尽量小，在减少因反射造成的信号失真的同时，也尽量避免因两根线反射不同，导致多余共模分量出现的情况。

高频设计中的阻抗匹配

阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，下面对这个“阻抗匹配”进行解析。

阐述什么是阻抗匹配。

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。

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。

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。

高速PCB设计中的阻抗匹配

高速PCB设计中的阻抗匹配阻抗匹配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。

在高速PCB设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。

PCB走线什么时候需要做阻抗匹配？不主要看频率，而关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升/下降时间，一般认为如果信号的上升/下降时间（按10%～90%计）小于6倍导线延时，就是高速信号，必须注意阻抗匹配的问题。

导线延时一般取值为150ps/inch。

特征阻抗信号沿传输线传播过程当中，如果传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。

由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。

特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。

特征阻抗与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质（介电常数）、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。

特征阻抗可以使用软件计算。

高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为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（差分）为100欧姆。

常见阻抗匹配的方式1、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。

匹配电阻选择原则：匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特征阻抗。

常见的CMOS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。

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。

串联匹配是最常用的终端匹配方法。

高速电路中的阻抗匹配与端接技术_李朝辉

re flect back and fo rth down the transm ission line in the h igh - speed circu i.t Severa l te rm ination techniqueswh ich can effective ly elim inate, or at least reduce the reflections are introduced. The struc tures, applications, advantages and disadvan tages of these techniques are expa tia ted sufficien tly.
第 3期 2007年 6
月
微处理机 M ICROPRO CESSOR S
N Jun.
o, .23007
高速电路中的阻抗匹配与端接技术
李朝辉
(燕山大学信息科学与工程学院 , 秦皇岛 066004)
摘要 :主要分析了高速电路中由阻抗不匹配引起的信号反射现象 , 介绍了几种能减弱或消除信号反射的端接技术 , 阐述了不同端接电路的构成和应用以及各自的优缺点。
简单的并行端接的优点是设计和应用简单易行 , 只需要增加一个元件 , 是最简单的并行端接技术。其缺点是匹配电阻 RT 会有直流功率消耗 , 在输出为高电平状态时 , 对于 50Ψ的端接电阻 , 维持 TTL高电平时消耗电流高达 48mA, 这是因为驱动器的最小高电平输出 VOH(m in) =2. 4V , 因此一般器件很难可靠的支持这种端接电路。另外这种端接技术也会使信号的逻辑高输出电平下降。将 TTL 输出终端匹配到地会降低 VOH 的电平值 , 从而降低了负载输入端的噪声容限。 3. 1. 2 主动并行端接

探析高速PCB设计中不同频率电路的阻抗匹配及途径

探析高速PCB设计中不同频率电路的阻抗匹配及途径摘要：在能量传输过程中，最常见是阻抗匹配。

进行数据传输的线路阻抗需要在数值上与负载阻抗基本一致，由此在传输过程中阻止反射作用的发生，此时主要由负载吸收产生的一切能量。

否则，预示着能量在传输中发生了损失。

高速PCB 设计工作中，信号的质量好坏直接与阻抗匹配相关。

本文以高速 PCB 设计中存在的阻抗匹配问题为研究对象，通过分析高速 PCB 阻抗的产生原理，分别介绍了高频电路、低频电路中阻抗匹配的原则，论述了阻抗匹配常采用的串联或者并联电阻的手段。

最后，以具体实例分析了高频电路中阻抗匹配时选用串联或者并联匹配需要注意的适用原则，即串联匹配要靠近源端，而并联匹配则需要靠近负载。

关键词：高速PCB；阻抗匹配；频率一、阻抗匹配产生首先，选择直流电压源中负载方面的内容。

任意电压器件内部都会存在内阻因素，所以在实际工作中常把电压源看作为一个理想的电压源串联一个电阻r的组合样式。

电压源的负载电阻定为R，电动势定义为U，电源的内阻定义为r，在此基础上就可以运算获得电阻R上通过的电流值，即I=U/（R+r）。

当电源的负载电阻R值变小时，其输出电流变大。

负载R上的电压可以表示为UO=IR=U[1+（R/ r）]。

可以得出，如果负载电阻R变大，那么其输出电压值UO就会变高。

那么，电阻R上消耗的功率为：对于已经给定的信号源，其内阻r是固定的，其负载电阻R可以根据需要自行选择。

（R-r）（R-r）/R中，如果R=r，（R-r）（R-r）/R能够获得最小值0，此时负载电阻R获得的最大输出功率为Pmax=UU/（4r）。

换句话说，在数值上，如果负载电阻和信号源内阻基本一致，那么在此负载上可以得到最大的输出功率。

上述结论在低频电路与高频电路中一样可以应用。

二、不同频率电路中的阻抗匹配2.1低频电路中的阻抗匹配处于低频电路时，通常不会对传输线互相匹配问题考虑过多，一般只权衡负载和信号源间的实际情况。

阻抗匹配的原理和方法

阻抗匹配的原理和方法
阻抗匹配就像是给电路找个完美搭档！想象一下，电路里的信号就像一群欢快奔跑的小马，如果阻抗不匹配，那这些小马就会四处乱撞，搞得一团糟。

那阻抗匹配的原理是啥呢？简单来说，就是让信号在传输过程中能够顺畅地流动，就像小河里的水没有阻碍地流淌一样。

怎么进行阻抗匹配呢？可以通过调整电路中的元件参数，比如电阻、电容、电感啥的。

这就好比给小马们修一条合适的跑道，让它们跑得更稳更快。

在调整的过程中，可得小心谨慎，一步一步来，要是不小心弄错了，那可就麻烦啦！那有啥注意事项呢？首先，得准确测量阻抗值，这就像给小马称体重一样，得量准了才能找到合适的跑道。

其次，选择合适的匹配方法，不同的情况要用不同的方法，可不能瞎搞。

在阻抗匹配的过程中，安全性和稳定性那可太重要啦！要是不安全不稳定，那不就像在走钢丝一样让人提心吊胆嘛？只有保证了安全性和稳定性，才能让电路正常工作，不出乱子。

阻抗匹配的应用场景那可多了去了。

在通信领域，它能让信号传输得更远更清晰，就像给声音加上了扩音器。

在电子设备中，它可以提高性能，减少干扰，让设备运行得更顺畅。

优势也很明显啊，能提高效率，降低能耗，谁不喜欢呢？
咱来看看实际案例吧！比如说在手机信号放大器中，阻抗匹配就起到了关键作用。

没有它，手机信号就会很弱，通话都成问题。

有了阻抗匹配，信号就像有了翅膀一样，飞得又高又远。

阻抗匹配就是这么厉害！它能让电路变得更完美，让我们的生活更便捷。

所以，大家一定要重视阻抗匹配哦！。

长线传输的阻抗匹配设计.

长线传输的阻抗匹配设计摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。

关键词：Butte1 引言在现代高速电路设计中，传输线的阻抗匹配是一项非常重要的工程技术指标，可使所有高频微波信号皆达到传至负载点的目的，而不会有信号反射回源点，从而提升能源效益。

阻抗是否匹配关系到信号质量的优劣，这对提高产品可靠性和通信速度，改善电磁兼容特性具有十分重要的意义。

然而，要实现传输线阻抗的严格匹配，一是要解决阻抗计算精度，减小计算误差对阻抗匹配的直接影响；二是要方便高速采样器及计算机辅助设计的应用，以实现对阻抗的实时分析与处理。

为此，针对航空航天、雷达等需要长线传输的阻抗匹配电路，提出了一种比较精确的阻抗计算方法。

2 问题的提出对于高频信号来说，如果时钟脉冲信号的脉宽足够长，那么出现在该时钟脉冲信号上的反射能量和振铃能量，将由原来的一个变成两个或者更多，因而导致系统的时钟脉冲信号出现异常。

此外，反射还会使逻辑器件的噪声容限变差。

在该系统设计中，由于雷达输出信号为1 kΩ阻抗，因而不利于长线传输，并产生信号反射现象。

反射结果对模拟的正弦波信号形成驻波，数字信号则表现为上升沿和下降沿的振铃和过冲。

该过冲不仅会形成强烈的电磁干扰，也会损坏用于后级输入电路的保护二极管，甚至失效。

图1示出信号过冲波形。

一般而言，过冲超过O．7 V就应采取相应措施，在图2中，信号源阻抗、负载阻抗是造成信号反射的主要原因。

因此要将阻抗变换为50Ω。

以利于长线传输。

根据史密夫图表可知，电容或电感与负载串联，可增加或减少负载阻抗，且其图表上的点会沿着代表实数电阻的圆圈走动。

阻抗匹配

阻抗匹配（Impedancematching）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-circuitmatching），另一种则是调整传输线的波长（transmissionlinematching）。

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回一化，然后把数值划在史密夫图表上。

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，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。

假如把电容或电感接地，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。

文档收集自网络，仅用于个人学习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，完成匹配文档收集自网络，仅用于个人学习阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻即是负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。

最大功率传输定理，假如是高频的话，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，可是假如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。

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.文档收集自网络，仅用于个人学习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。

阻抗匹配的作用和原理

网上看到的,分享一下,阻抗匹配的问题什么是阻抗？什么是阻抗匹配？以及为什么要阻抗匹配？什么是阻抗[]具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

阻抗常用Z表示。

阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。

如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗阻抗的单位是欧。

对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。

在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。

也就是阻抗减小到最小值。

在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。

阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。

回答了什么是阻抗匹配。

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。

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。

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。

高速电路的阻抗匹配

一.什么叫阻抗匹配？
信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系
二.为什么要阻抗匹配？
• • • • 输入阻抗，输出阻抗的复习干电池模型怎么样输出最大功率常见的阻抗匹配
三.阻抗的计算公式
• 微带线和带状线：微带线只有1 个参考地, 而带状线有2个参考地 • 微带线： Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] • Zdiff = 2*Zo (1 – 0.48 e-0.96D/H) • 带状线 Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(0.8W+T)]} • Zdiff = 2*Zo (1 – 0.347 e-2.9D/B) • • 线宽，线距铺地，接地 PCB各层间距和介质常数绿油，丝印等过孔电感电容
五.常见的需要阻抗匹配的高速电路
• • • • • LVDS HDMI USB DDR 等等差分100R 差分100R 差分90R 单线50R
六.几个案例
• HDMI走线上的ESD，电感，过孔等的处理 • DDR布线的几个心得