Funktionsweise von Abschlusswiderständen; Was passiert, wenn ich niedrigere Werte verwende?

Eine Übertragungsleitung kann als unendlicher Satz von Kondensatoren und Induktivitäten (verlustfrei) modelliert werden. Sie beginnen, dieses Modell zu verwenden, wenn Ihre elektrische Leitung groß genug wird, dass Sie sich die Leitung nicht als sofortige Verbindung vorstellen können.

Grund Idee

Erstens wird ein LC-Schaltkreis klingeln, und wenn er plötzlich auf "offen" anstelle eines anderen LC-Schaltkreises trifft, springt er sehr hoch. Wenn Sie ein Modell mit 10 Induktivitäten und 10 Kondensatoren erstellen würden, würde dies leicht passieren. Wenn Sie einen Abschluss am Ende platzieren, dämpfen Sie das Signal. Wenn Sie am Ende einen perfekt angepassten Widerstand haben, haben Sie ein Überschwingen von 0, da der Widerstand seine Leistung abgibt.

Quellenbeendigung

Wenn Sie stattdessen einen Widerstand, der zur Übertragungsleitung passt, in Reihe zwischen der Quelle und der Übertragungsleitung platzieren, erhalten Sie eine der effektivsten Abschlusstechniken. In diesem Fall kann die Leitung nur auf die Hälfte der Zielspannung getrieben werden, aber das Signal wandert die Leitung entlang und wenn es am anderen Ende auf das offene Ende trifft (die meisten Eingänge sind fast offen mit sehr hohen Impedanzen), springt es und verdoppelt sich , und gibt Ihnen eine volle Spannung am Empfänger. Das Signal wandert dann rückwärts und endet am Widerstand, wenn es die Quelle erreicht.

Dies ist möglicherweise nicht sofort klar, ich würde dringend "High Speed ​​Digital Design: A Handbook of Black Magic" vorschlagen, aber dies bedeutet, dass Ihre Leitung an einem Punkt nicht annähernd so hoch fährt und das Rauschen eine Funktion von dV / dt ist. Dadurch wird das Rauschen auf der Leitung nur an der Quelle beendet, was sehr hilfreich ist. Ich würde Ihnen dringend empfehlen, in mein Lieblingshandbuch der schwarzen Magie zu reißen.

Impedanz verfolgen

Die meisten Menschen haben von den einfachen Gleichungsformen von Induktivität und Kapazität gehört. Die Kapazität steigt mit der Fläche und sinkt mit der Entfernung. Die Induktivität steigt mit der Größe der Schleife.

Wenn Sie an eine Spur über einer Grundebene denken, nimmt die Fläche zu, wenn Sie die Spur erweitern, aber die Entfernung nicht. Dies bedeutet, dass Ihre Kapazität zunimmt, während Ihre Induktivität gleich bleibt. Wenn Ihre Entfernung zunimmt, muss Ihre Fläche stark zunehmen, um die gleiche Impedanz beizubehalten.

Es gibt viele, viele verschiedene Rechner da draußen. Ich habe mit einer Google-Suche sofort einen gefunden .

Passen Sie einfach Ihre Impedanz an, fügen Sie einen Abschluss hinzu und versuchen Sie, schlechte Praktiken wie das Überbrücken einer Unterbrechung in einer Masseebene zu vermeiden (keine eingebetteten Spuren um diese Signalleitungen herum). Ich hoffe, das macht auch die physikalischen Effekte etwas deutlicher.

Ein zu kleiner Abschluss?

Sie werden tatsächlich Reflexionen bekommen, aber anstatt nach oben zu springen, prallt es nach unten. Eine Öffnung verdoppelt Ihre Spannung, alles wird nach hinten reflektiert. Ein Kurzschluss bewirkt das Gegenteil und gibt Ihnen eine Nullspannung. Es erhöht auch die Leistungsaufnahme Ihres Treibers erheblich.

Stellen Sie sich eine Übertragungsleitung als ein Bündel hängender Gewichte vor, die durch Federn verbunden sind. Wenn alles gleichmäßig ist und man einem Gewicht am nördlichen Ende der Leine einen kurzen Schubs nach Süden gibt und es in seine ursprüngliche Position zurückbringt, breitet sich eine sehr schöne Welle nach Süden entlang der Leine aus; Die Energie, die von einer Seite in jedes Gewicht gesteckt wird, wird perfekt auf die andere übertragen, so dass, sobald die Welle an einem Gewicht vorbeigegangen ist, dieses Gewicht bewegungslos in seiner ursprünglichen Position bleibt. Alles sehr gut, bis die Welle das Ende der Linie erreicht.

An diesem Punkt kann eines von drei allgemeinen Dingen passieren:

1. Wenn sich das letzte Gewicht auf der Südseite frei bewegen kann, ohne dass etwas an seiner Südseite angeschlossen ist, nimmt es Energie von der vorletzten Welle auf, hat aber nichts, wogegen es sich wehren könnte. Der Rückstoß nach Norden, den er nicht von der Südseite erhalten hat, wird den Rückstoß nach Süden, den er von seiner Nordseite erhalten hat, nicht aufheben. Der ungehemmte Impuls des Gewichts wird somit dazu führen, dass es das Gewicht nördlich von sich nach Süden zieht und eine Welle auslöst, die sich nach Norden ausbreitet. Beachten Sie, dass, während die ursprüngliche Nord-Süd-Welle eine Kompressionswelle war, die dazu führte, dass Wellen von ihrem Ausgangspunkt aus kurz nach Süden wanderten, die reflektierte Welle eine Zugwelle mit Wellen ist, die nach Süden wandern.
2. Wenn das letzte Gewicht auf der Südseite mit seiner Südseitenfeder an einer unbeweglichen Wand befestigt ist, wird die Wand stärker zurückgedrückt als eines der normalen Gewichte. Dieser härtere Rückstoß bewirkt, dass das Gewicht eine Welle zurück zum Ausgangspunkt sendet; Diese neue Welle ist eine Kompressionswelle wie das Original, bewirkt jedoch, dass sich die Gewichte kurz nördlich ihres Startpunkts verschieben.
3. Wenn die Südfeder des südlichsten Gewichts mit etwas verbunden ist, das genau den richtigen Widerstand bietet, wird die gesamte Energie der Welle in diesen Widerstand geleitet, und es findet keine Reflexion statt.

Das Szenario, in dem das letzte Gewicht einen gewissen Widerstand hat, aber nicht die richtige Menge, verhält sich wie eine Kombination aus (1) und (3) oder (2) und (3) oben. Das zu schießende Szenario ist Nr. 3.

Sie passen die Impedanz an die Leiterbahnimpedanz an. Deshalb gibt es keine Reflexion. Die Tatsache, dass sie Strom ziehen können, ist nur ein Nebeneffekt. Ihre Werte sollten basierend auf der Leiterbahnimpedanz und der von Empfänger und Treiber berechnet werden. High-Speed ​​Digital Design von Johnson & Graham ist das Buch, das ich zu diesem Thema empfehle.

Mehrere kleinere Widerstände dämpfen das Signal zu stark. Es kann auch mehr Strom sein, als der Treiber handhaben kann.

Das Prinzip hinter Abschlusswiderständen besteht darin, die Impedanz Ihrer Eingänge an die Impedanz Ihrer Übertragungsleitung (PCB) und Ihrer Quelle anzupassen. Typischerweise haben Eingangsstifte eine hohe Eingangsimpedanz, da sie CMOS sind. Durch Hinzufügen eines kleinen Widerstands parallel zum hochohmigen Eingangspin wird die Eingangsimpedanz effektiv auf den hinzugefügten Widerstand eingestellt. Dies ist nützlich, da die Ausgangsimpedanz normalerweise ziemlich niedrig ist und es einfach ist, eine Mikrostreifen-Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz herzustellen.

Das Ziel bei der Verwendung eines Abschlusswiderstands ist es, ihn so nah wie möglich am Eingangspin zu platzieren. Die Verwendung mehrerer Widerstände wäre weniger optimal, da der Widerstand weniger wie ein konzentriertes Element ist. Die andere Sache ist, dass Sie Ihre Zielimpedanz kennen sollten. Ein Widerstand, der größer oder kleiner als Ihre Impedanz ist, führt zu einer Fehlanpassung, die Reflexionen verursacht.

Ich kenne die Mechanik nicht vollständig, aber der Zweck des Abschlusswiderstands besteht darin, den Anschein zu erwecken, als würde der Übertragungsweg ewig weitergehen. Jede Änderung der Impedanz führt zu Reflexionen wie Steckern, Schäden am Übertragungsweg oder (offensichtlich) zum Übergang auf einen Weg mit anderer Impedanz.

Die Verwendung eines Widerstands mit niedrigerem Wert (ich bin mir nicht sicher, was Sie mit mehreren Widerständen mit kleinerem Wert meinen – wenn Sie sie in welcher Konfiguration auch immer einsetzen, erhalten Sie nur einen anderen effektiven Widerstand mit schlechterer HF-Leistung, da er sich ausbreitet). Treiber dazu, höhere Leistungen als normal zu liefern und zu senken, was zu Schäden führen kann.

Der Reflexionskoeffizient wäre negativ, sodass die reflektierte Welle infolge des Übergangs zu einem Medium mit niedrigerer Impedanz eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen würde.