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電路端接的作用

2016-9-27 18:50:43 點擊:
 端接,是我們在電路中經常用到的。在高速電路中,端接顯得尤其重要。如果在電路設計的時候沒有進行正確的端接,嚴重的可能造成電路完全不能工作。今天就來說說端接這點事。  

先說說電路為什么需要端接?眾所周知,電路中如果阻抗不連續,就會造成信號的反射,引起上沖下沖,振鈴等信號失真,嚴重影響信號質量。所以在進行電路設計 的時候阻抗匹配是很重要的考慮因素。我們的PCB走線進行阻抗控制已經不是什么高深的技術了,基本上是每個硬件工程師必備的基本能力。那么在具體電路中, 只考慮走線的阻抗還不夠。實際電路都是由發送端,連線,和接收端共同組成的。我們希望做到的是整個鏈路的阻抗都是一致的。但是實際電路中很難做到這一點, 一般發送端的輸出阻抗會比較小,而接收端的輸入阻抗又很高,那么要處理好這對矛盾,端接就成為一種很自然的手段。因此,端接的本質依然是阻抗匹配,這個是 進行PCB設計的重中之重。    

常見的端接方式有下面幾種:串聯端接,并聯端接,戴維寧端接以及RC網絡端接。下面就簡單介紹一下幾種端接方式的區別和優缺點。    

(1) 串聯端接。這是我們最容易想到也最常用的一種端接方式。發送端的輸出阻抗比較小,那么我們在電路上直接串聯一個電阻,使得輸出阻抗加上電阻阻值的總阻抗等 于傳輸線阻抗,這樣就能保證阻抗的連續性,減小信號的反射。串聯端接實現比較簡單,缺點也比較明顯,由于線路中串聯了電阻,會影響信號的上升時間,在高速 電路中可能會引起問題。另外由于電阻的分壓,使得發送端輸出減小。串聯端接的電阻要放在盡量靠近發送端的位置,能發揮更好的作用。    

(2) 并聯端接。當接收端的輸入阻抗比較大時,我們可以考慮在接收端并聯端接一個電阻到地或者到電源。電阻的阻值等于走線的特征阻抗。通過這種方式實現阻抗匹 配。這種方式和串聯端機一樣簡單易行,缺點是會消耗直流功率。上拉的時候能提高驅動能力,下拉的時候能提高對電流的吸收能力。    

(3) 戴維寧端接。戴維寧端接就是采用上拉電阻和下拉電阻來共同組成端接電路,使得戴維寧等效阻抗等于傳輸線的特征阻抗以實現阻抗匹配。戴維寧端接的優點是上拉 電阻和下拉電阻都能用來吸收反射,在電路上沒有信號的時候,還能夠為電路提供一個直流電平,適合總線應用。但是缺點也很明顯,那就是由于電阻的存在,在電 源盒地之間存在直流通路,直流功耗較大。    

(4) RC網絡端接。RC網絡端接是并聯端接的升級版。就是在并聯到地的電阻下面再增加一顆電容。這樣既能夠和并聯端接一樣減小反射,同時由于電容的存在隔離了 直流,減小了直流功耗。當然缺點也很明顯,RC電路的時間常數會影響信號的上升時間,在高速電路使用中要仔細計算。    

在實際的電路中,我們要根據電路的不同特點選擇合適的端接方式。比如在DDR芯片的數據線和地址線上我們都會用到端接電阻。但是兩者的位置是略有區別的。 由于地址線是單向的,都是從主控端到存儲端,所以我們用串聯端接的時候把串聯電阻靠近主控端效果會比較好。但是由于數據線上的信號是雙向的,串聯電阻靠近 哪一端都很難同時滿足發送與接收的要求,這時只能折中考慮放在線路的中間。而在更高速的DDR2或者DDR3芯片中,由于采用了ODT(片上端接)技術, 端接電阻直接做在了存儲芯片內部,那么外部就不需要做端接處理了。另外如果發送端和接收端的距離很近,走線可以控制的很短,走線上信號的延時不足信號上升 時間的二十分之一,那么不加端接電阻一般也能正常工作。可以看出來,PCB設計沒有哪種方法是萬能的,所以需要我們去理解電路真正的作用,做到知其然知其 所以然。具體問題具體分析,靈活的運用各種設計規則和技巧,更好的完成項目。

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