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在高速PCB设计中，信号的反射将给PCB的设计质量带来很大的负面影响，而要减轻反射信号的负面影响，有三种方式：+ W0 E5 v1 S, A$ S" [7 h5 @# f
1），降低系统频率从而加大信号的上升与下降时间，使信号在加到传输线上前，前一个信号的反射达到稳定；0 _, c" Q, l1 j) @( O6 x: q' y
2），缩短PCB走线长度使反射在最短时间内达到稳定；. v) x3 t5 G/ F+ a8 \& n! c
3），采用阻抗匹配方案消除反射；
' l3 J, d; p5 R. k: X4 Q 在高速系统设计中，第1种是不可能的，而第2种也是不实际的，通常要缩短PCB布线长度，可能需要增加布线层数、增加过孔数，从而得不偿失，那么第3种是最好的方法，常用的阻匹配方式有以下几种：6 Y. j+ V: v# l/ `
1 V. X, r& v5 U" Z
1.源端串联匹配
' D1 Q! }7 ~1 L 源端串联匹配就是在输出BUFFER上串接一个电阻，使BUFFER的输出阻抗与传输线阻抗一致；此电阻在PCB设计时应尽量靠近输出BUFFER放置 ，常用的值为：33殴姆。
9 X [7 F& |4 r+ ?% l 对于TTL或CMOS驱动，信号在逻辑高及低状态时均具有不同的输出阻抗，而一些负载器件可能具有不同的输入输出阻抗，不能简单的得知，所以在使用串联端接匹配时，在具有输入输出阻抗不一致的条件下，可能不是最佳的选择；在布线终端上存在集总线型负载或单一元件时，串联匹配是最佳的选择；0 U9 N& `5 V# `& z
串联电阻的大小由下式决定：
- C! F. B. a1 l R=ZO-R0 ZO--传输线阻抗 R0--BUFFER输出阻抗" E* B6 K. i5 p# V0 @. o
串联匹配的优点：提供较慢的上升时间，减少反系量，产生更小的EMI，从而降低过冲，增加信号的传输质量；5 R! Q8 ` W" N: \
串联匹配的缺点：当TTL/CMOS出现在同一网络上时，在驱动分布负载时，通常不能使用串联匹配方式。
5 m" g) c8 U3 @, h. n. x' `1 a& y
" B/ m3 m& P' c/ d" S2 | 2.终端并联匹配
* t& Y! W9 n/ n0 p3 C @ 由在走线路径上的某一端连接单个电阻构成，这个电阻的阻值必须等于传输线所要求的电阻值，电阻的另一端接电源或地；简单的并联匹配很少用于CMOS与TTL设计中；
8 k3 N) ]0 K$ \1 K1 E2 V. k* _ 并联匹配的优点：可用于分布负载，并能够全部吸收传输波以消除反射；
6 \9 t+ u% N+ U0 j 并联匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限。
& y/ h( b0 B: S, Q! V8 R: n 3.戴维南匹配
' ~6 d2 q2 t' E# v; O# W) G Vref=R2/(R1+R2)•V
- Z6 e, u. m( E- O2 E2 Z* ~: s* k Vref--输入负载所要求的电压1 J( j2 Z, C+ h+ j# \2 o
V--电压源 R1---上拉电阻 R2--下拉电阻# M& }. c: M/ P
当R1=R2时，对高低逻辑的驱动要求均是相同的，对有些逻辑系列可能不能接受；
' x& `# p& L8 a- F3 Z" ~6 j+ ? u$ L 当R1>R2时，逻辑低对电流的要求比逻辑高大，这种情况对TTL与COMS器件是不能工作的；
' y$ g) O6 W1 r" x2 n' s 当R1<R2时，这种对大多数的设计比较合适；" y, b7 R2 C8 r: I( O8 `2 O2 @
戴维南匹配的优点: 能够全部吸收传输波以消除反射，尤其适合用于总线使用；
$ {7 v- x* O. q3 p 戴维南匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限；# k! @! r: A+ a' `8 s; ]
P% ]1 a( o" M6 F0 ?1 l
4.RC网络匹配 0 I; L5 B: K5 y. B( V8 V# K! s
端接电阻应该等于传输线的阻抗Z0，而电容一般非常小(20PF--600PF)；RC网络的时间常数必须大于两倍的信号传输延时时间；! u: m" i8 d& D z. g( ?
RC端接匹配的优点：可在分布负载及总线布线中使用，它完全吸收发送波，可以消除反射，并且具有很低的直流功率损耗；. h+ r9 V' {3 k6 L h+ y1 x
RC端接的缺点：它将使非常高速的信号速率降低，RC电路的时间常数选择不好会导致电路存在反射，对于高频、快速上升的信号应多加注意。7 T$ I2 x6 e. D2 a# }5 a
, h# k0 x5 t+ k" o5 h0 g% a) |
5.二极管匹配' I9 V9 I$ S( o e" j4 w
二极管匹配方式常用于差分或成对网络上，采用二极管匹配会使其负载变成非线性，可能会增加EMI的问题。
% @! Q a% ^) u 各种匹配方式的特征如下表所示：
?& Y( ^* p% L& d# f
1 b* E7 I7 q/ B$ h* R终端类型 元件数 延时情况 电源要求 元件值 备注) l/ }8 K" t3 J; f+ C7 V
并联 1 小 高 R=Z0 功耗很大
: ~- ^6 ^" I+ p' z5 x; @8 r% h戴维南 2 小 高 R=2Z0
" F ]- C' a5 L$ d4 {/ ORC 2 小 中 R=Z0,C很小
2 [! H1 q, U6 v: C2 v( O1 I二极管 2 小 高 根据电源电压宝
$ E( ]9 ?' q+ ~# q9 k |
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发表于 2011-11-18 09:50
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