PCB设计中的终端电阻

跟踪中的信号与通过传输线的信号没有什么不同，如果不能正确地终止线路，则您将承担信号反射回接收机的风险。就像声波从墙上反弹并产生回声一样，信号反射会导致衰减失真、振铃、抖动和其他导致降低的副作用信号的完整性．

就像声学工程师可以设计墙壁来吸收声音并消除不必要的回声一样，电气工程师也可以终止信号以消除反射。在这篇文章中，我们将在的上下文中仔细研究终止电阻PCB设计．

什么是反射?

虽然很容易理解从房间墙壁上反射的声波如何产生回声，但当RF(射频)信号从迹线或传输线的终端反射时，实际发生了什么?答案是阻抗不匹配。

阻抗是传导介质的电阻、电感和电容的综合作用，但当施加一定电压时，将其视为对电流流动的电阻是有帮助的。需要注意的关键值是传输线的特性阻抗。

当信号沿着导电介质的长度传播并遇到阻抗不匹配时，就会发生反射。这可能是由于线路、线路或电缆内部的自然缺陷造成的。很容易理解光纤电缆的断裂是如何导致镜子很容易地将部分光信号反射回光源的。

然而，即使在整个传输线的长度上没有缺陷，由于物理线路本身突然结束，末端仍然会代表巨大的阻抗不匹配。信号被反射的能量量可以用反射系数从阻抗失配中计算出来。

这就是终端电阻的作用。通过在终端两端匹配传输线的特性阻抗，可以创建无限线的外观。使用完全匹配的电阻终止迹线的最终结果是0%反射。

射频终止是如何工作的?

PCB设计中的大部分路由可以被认为是阻抗匹配的练习，其中您试图确保电气负载的输入阻抗与其信号源的输出阻抗匹配。保持这些阻抗的最简单的方法是通过小心地放置终止电阻。让我们仔细看看不同类型的射频终端。

平行的终止

如果你从迹线到地或Vcc放置一个电阻，你会得到所谓的并行终止。并行终止很容易实现，因为电阻的值很容易获得，只需要一个额外的组件，并且它在分布式负载下表现良好。并行终止的唯一主要缺点是通过连续直流电流路径到地的功耗。当您开始终止多个网络时，整个电路的功耗可能会增加。

戴维南终止

另一种匹配负载和跟踪阻抗的方法是使用两个负载端电阻，其并联组合等于跟踪阻抗。一个电阻连接到Vcc，而另一个连接到地面，提供了一个上拉和下拉对，平衡驱动器的高和低逻辑电平。这种并联终止的变化也可以在分布负载中表现良好，代价是从Vcc到地的恒定电流泄漏。为给定的驱动程序找到最佳的电阻值组合也很困难。

AC终止

另一种匹配阻抗的方法是将电容与并联终端电阻串联起来。电容器的加入减轻了其他并联终端方案的功耗问题，阻止低频噪声，并最大限度地减少过冲和欠冲。该方案增加的成本是增加了管理电容器RC时间常数的复杂性。

系列终止

在串联终止中，将电阻放置在驱动器附近，以增加源端的阻抗，并防止在迹线的驱动器端反射。选择一个电阻值，使终止电阻和驱动器输出的组合和等于迹线的阻抗。串联终止受益于较低的功率消耗，代价是在迹线的另一端反射。

PCB设计软件使阻抗匹配更容易

当信号的往返传播时间等于或大于驱动器的过渡(上升或下降)时间时，最可能发生由反射引起的数据错误。在这篇文章中，我们介绍了使用终止来防止电路反射的基础知识

在整个PCB设计中，通过终止防止反射只是消除噪声和提高信号完整性这一更大难题的一部分。EDA软件使它更容易管理所有涉及降噪的变量。看看Cadence的PCB设计和分析工具套件今天。