为什么电路需要被终止?
众所周知,如果电路中的阻抗不连续,就会引起信号反射,造成信号失真,如过冲和欠冲、振铃等。严重影响信号质量。因此,阻抗匹配是电路设计中非常重要的考虑因素。
我们印刷电路板布线的阻抗控制不再是一项先进的技术,它基本上是每个硬件工程师必备的基本能力。然而,在特定电路中,仅考虑走线的阻抗是不够的。实际电路由发送端、连接线和接收端组成。我们想要做的是整个链路的阻抗是一致的。然而,在实际电路中很难做到这一点。通常,发送端的输出阻抗相对较小,而接收端的输入阻抗非常高。因此,终止成为处理这一矛盾的一种非常自然的方法。因此,终端的本质仍然是阻抗匹配,这是印刷电路板设计中最重要的事情。
常见的端接方法如下:串联端接、并联端接、吊柱端接和钢筋混凝土网络端接。
下面简要介绍几种终止方法的区别、优点和缺点。
(1) 串联端接
这是我们能想到的最常见的终止方法。发送端的输出阻抗相对较小,所以我们直接在电路上串联一个电阻,这样输出阻抗的总阻抗加上电阻的阻值就等于传输线的阻抗,从而保证了阻抗的连续性,减少了信号的反射。串联终端的实现相对简单,缺点明显。由于电路中电阻的串联,信号的上升时间会受到影响,这可能会在高速电路中引起问题。此外,由于电阻器的分压,发送端的输出降低。串联的电阻器应尽可能靠近发送端,以便发挥更好的作用。
(2) 并联端接
当接收端的输入阻抗相对较大时,我们可以考虑在接收端并联一个接地电阻或电源。电阻器的电阻值等于走线的特性阻抗。阻抗匹配就是这样实现的。这种方法与串联端接一样简单易行,缺点是消耗DC功率。上拉时可以提高驱动能力,下拉时可以提高电流吸收能力。
(3) 戴维宁端接
戴维宁终端是用上拉电阻和下拉电阻共同组成一个终端电路,使戴维宁的等效阻抗等于传输线的特性阻抗,实现阻抗匹配。戴维宁终端的优点是上拉电阻和下拉电阻都可以用来吸收反射,当电路上没有信号时,它还可以为电路提供DC电平,适合总线应用。然而,缺点也很明显,即由于电阻的存在,在电源和地之间存在直流路径,这导致较高的直流功耗。
(4) RC网络端接
RC网络终端是并联终端的升级版本,即在并联接地的电阻下增加一个附加电容。通过这种方式,可以减少反射以及并联端接,并且由于电容器的存在而隔离了DC,因此降低了DC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,在使用高速电路时应仔细计算。