干货 | 高速电路中的电阻端接到底有什么作用?

电子工程世界 2020-04-07

众所周知,电路中如果阻抗不连续,就会造成信号的反射,引起上冲下冲、振铃等信号失真,严重影响信号质量,出现EMC问题。所以在进行电路设计的时候阻抗匹配是很重要的考虑因素。

对我们的PCB走线进行阻抗控制已经不是什么高深的技术了,基本上是每个硬件工程师必备的基本能力。但在具体电路中,只考虑走线的阻抗还不够。实际电路都是由发送端、连线和接收端共同组成的。我们希望做到的是整个链路的阻抗都一致。但是实际电路中很难做到这一点,一般发送端的输出阻抗会比较小,而接收端的输入阻抗又很高,那么要处理好这对矛盾,端接就成为一种很自然的手段。因此,端接的本质依然是阻抗匹配,这个是进行PCB设计的重中之重。

常见的端接方式有下面几种:串联端接、并联端接、戴维宁端接和RC网络端接。

下面就简单介绍一下几种端接方式的区别和优缺点。


串联端接


这是我们最容易想到也最常用的一种端接方式。发送端的输出阻抗比较小,那么我们在电路上直接串联一个电阻,使得输出阻抗加上电阻阻值的总阻抗等于传输线阻抗,这样就能保证阻抗的连续性,减小信号的反射。串联端接实现比较简单,缺点也比较明显。由于线路中串联了电阻,会影响信号的上升时间,这在高速电路中可能会引起问题。另外由于电阻的分压,使得发送端输出减小。串联端接的电阻要放在尽量靠近发送端的位置,以便能发挥更好的作用。

并联端接


当接收端的输入阻抗比较大时,我们可以考虑在接收端并联端接一个电阻到地或者到电源。电阻的阻值等于走线的特征阻抗。通过这种方式实现阻抗匹配。这种方式和串联端接一样简单易行,缺点是会消耗直流功率。上拉的时候能提高驱动能力,下拉的时候能提高对电流的吸收能力。

戴维宁端接


戴维宁端接就是采用上拉电阻和下拉电阻来共同组成端接电路,使得戴维宁等效阻抗等于传输线的特征阻抗以实现阻抗匹配。戴维宁端接的优点是上拉电阻和下拉电阻都能用来吸收反射,在电路上没有信号的时候,还能够为电路提供一个直流电平,适合总线应用。但是缺点也很明显,那就是由于电阻的存在,该电源和地之间存在直流通路,直流功耗较大。

RC网络端接


RC网络端接是并联端接的升级版,就是在并联到地的电阻下面再增加一颗电容。这样既能够和并联端接一样减小反射,同时由于电容的存在隔离了直流,减小了直流功耗。当然缺点也很明显,RC电路的时间常数会影响信号的上升时间,在高速电路使用中要仔细计算。

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