【分享】时钟/数据/地址线上串联一个小电阻的作用
本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-8-29 09:35 编辑时钟/数据/地址线上串联一个小电阻有什么作用?
这个电阻有两个作用,第一是阻抗匹配。因为信号源的阻抗很低,跟信号线之间阻抗不匹配,串上一个电阻后,可改善匹配情况,以减少反射,避免振荡等。
第二是可以减少信号边沿的陡峭程度,从而减少高频噪声以及过冲等。因为串联的电阻,跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC电路,这样就会降低信号边沿的陡峭程度。大家知道,如果一个信号的边沿非常陡峭,含有大量的高频成分,将会辐射干扰,另外,也容易产生过冲。
通常,在高速信号线中才考虑使用这样的电阻。在低频情况下,一般是直接连接。
怎样理解阻抗匹配
阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源,总是有内阻的(请参看输出阻抗一问),我们可以把一个实际电压源,等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R,电源电动势为U,内阻为r,那么我们可以计算出流过电阻R的电流为:I=U/(R+r),可以看出,负载电阻R越小,则输出电流越大。负载R上的电压为:Uo=IR=U/,可以看出,负载电阻R越大,则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为:
P=I2×R=2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)
=U2×R/[(R-r)2+4×R×r]
=U2/{[(R-r)2/R]+4×r}
对于一个给定的信号源,其内阻r是固定的,而负载电阻R则是由我们来选择的。注意式中[(R-r)2/R],当R=r时,[(R-r)2/R]可取得最小值0,这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。即,当负载电阻跟信号源内阻相等时,负载可获得最大输出功率,这就是我们常说的阻抗匹配之一。对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时,结论有所改变,就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,这叫做共扼匹配。在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。从以上分析我们可以得出结论:如果我们需要输出电流大,则选择小的负载R;如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;如果我们需要输出功率最大,则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,如果负载条件改变了,则可能达不到原来的性能,这时我们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中,我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法,牵涉到二阶偏微分方程的求解,在这里我们不细说了,有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、频率等均无关。
例如,常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75Ω,而一些射频设备上则常用特征阻抗为50Ω的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300Ω的扁平平行线,这在农村使用的电视天线架上比较常见,用来做八木天线的馈线。因为电视机的射频输入端输入阻抗为75Ω,所以300Ω的馈线将与其不能匹配。实际中是如何解决这个问题的呢?不知道大家有没有留意到,电视机的附件中,有一个300Ω到75Ω的阻抗转换器(一个塑料封装的,一端有一个圆形的插头的那个东东,大概有两个大拇指那么大)。它里面其实就是一个传输线变压器,将300Ω的阻抗,变换成75Ω的,这样就可以匹配起来了。这里需要强调一点的是,特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念,它与传输线的长度无关,也不能通过使用欧姆表来测量。为了不产生反射,负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等,这就是传输线的阻抗匹配。如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能量传递不过去,降低效率;会在传输线上形成驻波(简单的理解,就是有些地方信号强,有些地方信号弱),导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,会产生震荡,辐射干扰等。
当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换,就像上面所说的电视机中的那个例子那样。第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用。第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低,可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配,例如高速信号线,有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高,可以使用并联电阻的方法,来跟传输线匹配,例如,485总线接收器,常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。
为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题,我来举两个例子:假设你在练习拳击——打沙包。如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包,你打上去会感觉很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手脚,例如,里面换成了铁沙,你还是用以前的力打上去,你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况,会产生很大的反弹力。相反,如果我把里面换成了很轻很轻的东西,你一出拳,则可能会扑空,手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。另一个例子,不知道大家有没有过这样的经历:就是看不清楼梯时上/下楼梯,当你以为还有楼梯时,就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。当然,也许这样的例子不太恰当,但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。(转) 感谢分享 没仔细看 先顶下 谢谢分享,楼主研究的很细。 laotui 发表于 2014-8-28 22:24
谢谢分享,楼主研究的很细。
我也是看过后转别人的 非本人原创 这个真需要认真研究一下,谢谢分享,收藏了 cn_x 发表于 2014-8-28 22:32
这个真需要认真研究一下,谢谢分享,收藏了
感觉写的还不错
很好的经验,感谢分享! 现在的我,看问题还不需要这么全面,毕竟也不太理解。。先记下了,给以后做准备哈 qinshiysb 发表于 2014-8-28 22:38
现在的我,看问题还不需要这么全面,毕竟也不太理解。。先记下了,给以后做准备哈 ...
话说你的飞币绝大部分是灌水得来的
小心莫老大查水表~~~~~~~~~~~
多发些技术帖子吧
哪怕多费点时间去找资料转发 cn_x 发表于 2014-8-28 22:40
话说你的飞币绝大部分是灌水得来的
小心莫老大查水表~~~~~~~~~~~
多发些技术帖子吧
我不太喜欢去转贴,,手头的资料也有好多,但是很杂,懒得整理哈。
各大论坛以前还逛,现在一般就水阿莫了。之前我想转贴易络盟—飞思卡尔MCU设计大赛的相关作品的,
挺不错的,都是KL25的板子的设计,楼主可以去看看哈,是爱板网上的。 资料太多其实不好,因为太多就不看了 谢谢分享,先收藏学习了。应用中碰到很多,具体的作用还真不知道。 qinshiysb 发表于 2014-8-28 22:47
我不太喜欢去转贴,,手头的资料也有好多,但是很杂,懒得整理哈。
各大论坛以前还逛,现在一般就水阿莫 ...
阿莫飞币规则:水贴太多,永远不予兑奖
你有资料不发,发水帖,将无法得到兑奖机会
mark...... cn_x 发表于 2014-8-28 23:26
阿莫飞币规则:水贴太多,永远不予兑奖
你有资料不发,发水帖,将无法得到兑奖机会
...
那也无所谓哈,看得这么重何必呢,,,我自己这边芯片和开发板很多,逛论坛乐趣罢了。
拼命的去其他论坛,复制粘贴,做个搬运工,不是我风格。玩论坛呢,何必被论坛玩。
也没有必要强求别人去发帖,去搬运。你说呢? 哈哈。。。。。。。。。算我没说过,您继续。。。。 cn_x 发表于 2014-8-29 02:09
哈哈。。。。。。。。。算我没说过,您继续。。。。
2天你都有19个帖子了,,,
时钟/数据/地址线上串联一个小电阻,拆开好多机器,都有这个的 关键是这个电阻选用多少是怎样的出来的。看见有的设计是22,有的30有的33 。根据PCB用仪器测出来的还是经验,或者软件模拟出来的? 感谢分享
感谢分享 阻抗匹配,很常见的。 不错,一直这么做,但没深入理解 感谢分享,没事看看。 wy2000 发表于 2014-8-29 07:11
关键是这个电阻选用多少是怎样的出来的。看见有的设计是22,有的30有的33 。根据PCB用仪器测出来的还是经 ...
电路板上50欧姆用的较多。但是实际上不是一定要用50欧姆。
具体用多大,得看设计。
比如说,我设计一个6层板,现在我想设定特征阻抗为50欧姆,这时候,再根据厂家给的PCB板的参数(比如两层间距,铜箔厚度,PCB板材料的介电常数等)来设计导线宽度。 学习了,谢谢分享 这个好,用的有理有据~ 浪里白条 发表于 2014-8-29 08:32
阻抗匹配,很常见的。
是的 很多设计里面都有相关的 谢谢分享 学习啦 谢谢分享 讲的很不错 记下啦 谢谢分享 感谢楼主分享了
飞版现在越来越热闹了 abszy 发表于 2014-8-29 10:05
感谢楼主分享了
飞版现在越来越热闹了
大家都是来挣飞币的嘛
多谢分享,有时候,我都在PWM上串电阻。。。 不错记下来 嗯,这个很多都用的到 lzl000 发表于 2014-8-29 16:17
嗯,这个很多都用的到
是的 收了,谢楼主。 这个应该是信号与系统方面的研究吧,支持 weiwei4 发表于 2014-8-30 10:41
这个应该是信号与系统方面的研究吧,支持
这个应该是信号完整性方面的硬件设计工程师看得 weiwei4 发表于 2014-8-30 10:41
这个应该是信号与系统方面的研究吧,支持
《信号完整性分析》 sunnyqd 发表于 2014-8-29 16:11
多谢分享,有时候,我都在PWM上串电阻。。。
PWM上串电阻?有什么作用呢? 看到过USB转TTL串口线上,TX和RX各串一个电阻,不知干什么用的 这个电住取值是多大合适 楼主分析的很到位,一般地情况下,有没有一个和频率相关的电阻选择表呢? pcbddd 发表于 2014-8-30 17:47
看到过USB转TTL串口线上,TX和RX各串一个电阻,不知干什么用的
话说串口这么低的速率,应该不需要这种东西吧,可能是有其他用途。 早起不刷牙 发表于 2014-8-30 21:14
楼主分析的很到位,一般地情况下,有没有一个和频率相关的电阻选择表呢? ...
端接电阻的选用蛮复杂的,还和信号线长度有关系,总之,按照参考设计来就好
《信号完整性分析》这本书对这个有讲解 浪里白条 发表于 2014-8-30 22:26
话说串口这么低的速率,应该不需要这种东西吧,可能是有其他用途。
一般是为跳线用或者防止烧坏芯片用…… 浪里白条 发表于 2014-8-30 22:35
端接电阻的选用蛮复杂的,还和信号线长度有关系,总之,按照参考设计来就好
《信号完整性分析》这本书对 ...
找找信号完整性分析这本书去 好帖,标记一下。 学习了~~ 学习了~ 顶一下,这样才有意义 讲的通俗易懂,学习了。 谢谢分享,学习了! 学习了! 感谢分享,学习了! 感谢分享,下载学习。 好东西,谢谢分享 学习了谢谢分享 谢谢分享。 阻抗匹配确实是很重要,感觉端接电阻一般都是根据实际设计经验估计出来的,信号完整性分析里面好像有,不过没太看明白,一般电路工作频率越高,这些问题越明显 那还有信号线上的电容一般起什么作用 好贴,正好要用! 时钟/数据/地址线上串联一个小电阻的作用
mark
晶振上并个电阻是 帮助启震的。
485 B,A 上得有 100R 的电阻~ 写得太详细了 很不错的资料,阻抗匹配确实比较重要 不错的分享呀 学习了 一般两作用,一个是电阻匹配,另外一个是限流;经常在不同电平之间的两个CPU间经常用方式的; 还吸收不了,,留个脚印,,以后看 设计电路。这些地方还是蛮重要的。。。经验很重要。。谢楼主、 为什么没说到画错线以后,把电阻焊掉就OK了,连找小刀的功夫都省了! 标记一下 经常用22R也不懂什么回事,现在总算明白了 mark一下,以后备用了“时钟/数据/地址线上串联一个小电阻的作用” 支持一下 谢谢,经常看到一些电路串个电阻,问硬件工程师也没有人知道为什么 技术哥, 学习会使人不断进步,与高手交流进步会更快!对于高速电路设计,信号完整性是非常重要的! RUANJI 发表于 2014-8-29 08:37
电路板上50欧姆用的较多。但是实际上不是一定要用50欧姆。
具体用多大,得看设计。
我一般串一个22的您觉得呢 好像串33的多些 这可能就是两种不同电导率的导体分界面处电磁波的入射和反射。但是我们只学了理想导体和理想介质之间以及理想介质和理想介质之间的分界条件。。。 楼主写的好仔细啊 ,没耐心看完 讲解得很详细哦~ 这个也要分情况,不能一概而论! 讲得很通俗易懂。 小知识,大收获 多少m算高频? 我要标记,下载看看再说 get技能支持
后面比喻打得有有意思,感觉有点那个意思 先占个位 有空了再仔细了解 说的很有道理
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