Wie terminiere ich den Schalttransistor für Pegelwechsel?

Für einen typischen Treiber würde ich einen Reihenabschlusswiderstand hinzufügen, um die Leitung zu terminieren.

Aber was wäre der richtige Weg zum Beenden, wenn ein Transistor zum Pegelverschieben eines 3,3-V / 5-V-Signals auf eine beliebige Spannung verwendet wird?

Betrachten Sie eine einfache Schaltung, V1 ist eine höhere Spannung, auf die ich umschalte. Könnte 12V, 15V oder 30V sein. R2 ist ein Klimmzug. Der Pullup-Wert wäre höchstwahrscheinlich größer als Z0, sonst könnte die Verlustleistung bei hohen Frequenzen ziemlich groß sein. 30 V und sagen wir, R2 hat 50 Ohm, das sind 18 W, wenn der Transistor einschaltet und 600 mA durchfließen. Ich würde mir also vorstellen, dass der Klimmzug viel höher wäre, um dem entgegenzuwirken.

schematisch

Ich habe noch nie in einem Buch, einer App-Notiz oder einer Referenz gesehen, die darüber spricht.

IIRC, die ersten Kapitel von Johnson & Graham, sprechen viel darüber, wie Logikdesigner in den frühen 80er Jahren Übertragungsleitungseffekte vernachlässigten, und es funktionierte perfekt, bis ihre Chips schnell genug wurden, um es zu brauchen. Für ein 1-MHz-Signal sollten Sie auch damit durchkommen, es sei denn, Sie fahren besonders lange.

Antworten (3)

Sie haben einige Möglichkeiten.

  1. Machen R 2 = Z 0 . Dies verbraucht zwar mehr Strom, aber im Wesentlichen funktioniert ein CML-Treiber so. (CML reduziert den Logikhub auf 1,0 V oder weniger, um dies abzuschwächen).

  2. Fügen Sie eine RC-Schaltung parallel zu R2 hinzu, um die Leitung bei hohen Frequenzen anzupassen, während die statische Verlustleistung niedrig bleibt, wenn der Ausgang niedrig ist.

  3. Passen überhaupt nicht zusammen. Bei 1 MHz Grundwelle beträgt die Wellenlänge 300 m. Selbst wenn Sie die 10. Harmonische nehmen, sind das 30 m. Wenn die Länge der Leitung also weniger als 3 m beträgt, funktioniert Ihr System wahrscheinlich ohne Anpassung gut.

    Ein einfacher Common-Drain-Wechselrichter, wie Sie ihn gezeichnet haben, hat normalerweise keine besonders schnellen Flanken, sodass Sie sich möglicherweise nicht einmal um so viele Oberschwingungen kümmern müssen und möglicherweise nicht für längere Pfade geeignet sind. Die ansteigende Flanke kann leicht verlangsamt werden, indem man einfach R2 größer macht. Um auch die abfallende Flanke langsam zu halten, können Sie am Ausgang einen Vorwiderstand hinzufügen oder das Signal, das das Gate des FET erreicht, absichtlich verlangsamen.

Bei einem so hohen Pull-up ist die Anstiegsgeschwindigkeit langsam genug, dass Sie sich keine Gedanken über den Fall von niedrig nach hoch machen müssen. Für den Fall von hoch nach niedrig haben Sie eine übliche Situation. Schließen Sie sie einfach mit einem Vorwiderstand ab, sodass der Transistorwiderstand plus der Reihenabschluss gleich Z0 ist (in Ihrem Beispiel 50 Ohm).

Da Sie die Leistung im Widerstand nicht verbrauchen möchten, machen Sie sich wahrscheinlich keine Sorgen um die Geschwindigkeit.

Wenn Sie die Geschwindigkeit möchten, können Sie einen Puffer (z. B. einen komplementären Emitterfolger) und den 50-Ohm-Serienabschluss einsetzen. Die statische Leistung wäre dann Null, aber Sie würden die schnellen Übergänge erhalten.

Den Simulationsergebnissen zufolge scheint die herkömmliche Matched-Source-Terminierung gut zu funktionieren. Ich kann mir auch nichts Falsches an einem angepassten Abschluss auf der anderen Seite der Übertragungsleitung vorstellen (dh parallel zu R2), bedenken Sie jedoch, dass die Dauerspannung ziemlich niedrig ist, wenn R1sie im Vergleich zum Abschluss bei niedrig groß ist Frequenzen. Darüber hinaus funktioniert der Versuch, nur R1 anzupassen, nicht, da M1 nicht ordnungsgemäß abgeschlossen wird. Beachten Sie, dass die Kapazität des IRF530 aufgrund von R1 an einer Flanke stark RC-gefiltert wird. Die Auswahl eines Mosfets mit geringerer Kapazität reduziert diese Filterung.

Wie The Photon feststellte, hat 1 MHz eine lange Wellenlänge, sodass Sie möglicherweise nicht einmal die Impedanz anpassen müssen.

Abgestimmte Quellenterminierung: funktioniert einwandfrei Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Unübertroffener Quellenabschluss: viele Reflexionen

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Versuch, die Quellenterminierung mit R1 abzugleichen: viele Reflexionen

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das ist gut. Ich wusste nicht, dass LTSPICE Übertragungsleitungen simulieren kann. Wie hast du dein Modell zum Laufen gebracht? Ich habe Ihre so ziemlich kopiert, und ich habe einen schwebenden Knoten mit der Übertragungsleitung, obwohl jeder Knoten eine gültige Verbindung hat
Es scheint, dass meine Version von LTSPICE den Erdungsknoten auf jeder Seite intelligent verbindet. Sie könnten versuchen, den Erdungsknoten auf jeder Seite manuell hinzuzufügen.
Ja, das habe ich letztendlich getan. Hab es jetzt verstanden. Danke!