【導(dǎo)讀】重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 肇莇蒃螀莆薅薃袈蒞芅螈襖蕆蟻螀羈蕿袇聿羀艿蝕羅罿莁裊袁罿蒄蚈螇肈薆蒁肆肇芆蚆肆蒈葿羈肅薀螄襖肄芀薇螀肅莂螃肈肅蒅薆羄肂薇螁袀膁芇薄螆膀荿蝿螞腿薁薂肁膈芁袈羇膇莃蝕袃膇蒅袆蝿膆薈蠆肇膅芇蒂羃芄莀蚇衿芃蒂蒀螅節(jié)膂蚅螁芁莄薈肀芁蒆螄羆芀蕿薆袂艿羋螂螈莈莁薅肇莇蒃螀莆薅薃袈蒞芅螈襖蕆蟻螀羈蕿袇聿羀艿蝕羅罿莁裊袁罿蒄蚈螇肈薆蒁肆肇芆蚆肆蒈葿羈肅薀螄襖肄芀薇螀肅莂螃肈肅蒅薆羄肂薇螁袀膁芇薄螆膀荿蝿螞腿薁薂肁膈芁袈羇膇莃蝕袃膇蒅袆蝿膆薈蠆肇膅芇蒂羃芄莀蚇衿芃蒂蒀螅節(jié)膂蚅螁芁莄薈肀芁蒆螄羆芀蕿薆袂艿羋螂螈莈莁薅肇莇蒃螀莆薅薃袈蒞芅螈襖蕆蟻螀羈蕿袇聿羀艿蝕羅罿莁裊袁罿蒄蚈螇肈薆蒁肆肇芆蚆肆蒈葿羈肅薀螄襖肄芀薇螀肅莂螃肈肅蒅薆羄肂薇螁袀膁芇薄螆膀荿蝿螞腿薁薂肁膈芁袈羇膇莃蝕袃膇蒅袆蝿膆薈蠆肇膅芇蒂羃芄莀蚇衿芃蒂蒀螅節(jié)膂蚅螁芁莄薈肀芁蒆螄羆芀蕿薆袂艿羋螂螈莈莁薅肇莇蒃螀莆薅

　　

【正文】 特基二極管終端匹配無須考慮真正意義上的匹配。所以，當(dāng)傳輸線的特征阻抗 Z0不清楚時(shí)，比較適合采用這種終端匹配技術(shù)。同時(shí)，在肖特基二極管上的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻上消耗的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于任何電阻類型終端匹配技術(shù)的功率消耗。事實(shí)上，反射功率的一部分會(huì)通過正向偏置的二極管反饋回到 VCC或者地， 同樣也可以在傳輸線上任何可能引發(fā)信號(hào)反射的位置加入肖特 基二極管。 二 極管終端匹配技術(shù)的缺點(diǎn)是多次信號(hào)反射的存在可能會(huì)影響后續(xù)信號(hào)的行為。 圖 多負(fù)載的端接 在實(shí)際電路中常常會(huì)遇到單一驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載的情況，這時(shí)需要根據(jù)負(fù)載情況及電路的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來確定端接方式和使用端接的數(shù)量。一般情況下可以考慮以下兩種方案。 如果多個(gè)負(fù)載之間的距離較近，可通過一條傳輸線與驅(qū)動(dòng)端連接，負(fù)載都位于這條傳輸線的終端，這時(shí)只需要 一個(gè)端接電路。如采用串行端接，則在傳輸線源端 按照阻抗匹配原則 加入一串行電阻即可； 如采用并行端接（以簡(jiǎn)單并 行端接為例），則端接應(yīng)置于離源端距離最遠(yuǎn)的負(fù)載處，同時(shí)，線網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用菊花鏈的連接方式，如 下圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 圖 如果多個(gè)負(fù)載之間的距離較遠(yuǎn)，需要通過多條傳輸線與驅(qū)動(dòng)端連接，這時(shí)每個(gè)負(fù)載都需要一個(gè)端接電路。如采用串行端接，則在傳 輸線源端每條傳輸線上均加入一串行電阻； 如采用并行端接（以簡(jiǎn)單并行端接為例），則應(yīng)在每一負(fù)載處都進(jìn)行端接， 下 圖所示： 圖 反射的影響因素 傳輸時(shí)延對(duì)反射的影響 如果傳輸線 的瞬態(tài)阻抗不 匹配，即 0ZR? ，此 時(shí)通過在源和負(fù)載之間多次反射，就會(huì)產(chǎn)生多次振鈴 ，解決的辦法就是端接匹配阻抗，但這并不表示在任何情況下都需要端接電阻，如果導(dǎo)線足夠短，雖然依舊發(fā)生了反射，但多次反射將被掩蓋在上升沿中，幾乎不能辨認(rèn)，也就不能引起潛在的問題，當(dāng)傳輸線時(shí)延 TD小于信號(hào)上升時(shí)間 Tr的 20%時(shí)，可以不考慮反射帶來的振鈴噪聲，所以粗略得出沒有端接電阻的最大長(zhǎng)度約為： RTLen ?max 下圖是在不同傳輸時(shí)延下接收端波形的比較： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 短串接對(duì)反射的影響 電路板上的走線通常要通過過孔區(qū)，或是要在元件密集區(qū)域布線，此時(shí)線寬有可能要變窄，收縮成頸狀。如果傳輸線上有這么一小段的線寬變化，特性阻抗一般是變大。 圖 短精裝的影響由三個(gè)因素決定：頸狀線的時(shí)延 TD、頸狀線的特性阻抗 2Z 以及信號(hào)的上升時(shí)間 RT。阻抗突變引起了信號(hào)來回振蕩，這就是要求設(shè)計(jì)均勻特性阻抗互連線的原因。 為了保證反射噪聲電壓低于電壓擺幅 的 5%，就需要保證特性阻抗的變化率小于 10%。 阻抗變化的兩個(gè)界面處發(fā)生的反射大小相等，方向相反，如果頸狀線的長(zhǎng)度很短，來自兩端的反射可以相互抵消，對(duì)信號(hào)完整性的影響可以忽略，從而可以得到與前面相同的經(jīng)驗(yàn)法則，即頸狀線的最大長(zhǎng)度為： RTLen ?max 容性終端負(fù)載對(duì)反射的影響 當(dāng)信號(hào)沿傳輸線到達(dá)末端的理想電容時(shí)，決定反射系數(shù)的瞬態(tài)阻抗將隨時(shí)間的變化而變化。時(shí)域中的電容阻抗為： dtdVCVZC ? C表示電容， V表示信號(hào)的瞬態(tài)電壓。 如果信號(hào)的上升時(shí)間小于電容的充電時(shí)間，那么最初電容兩端的電壓將迅速上升 ，這時(shí)阻抗很小。隨著電容充電過程的進(jìn)行，電容兩端的電壓變化率的 dV/dt將下降， 這使得電容器阻抗明顯增大。如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，電容器充電達(dá)飽和，電容器就相當(dāng)于斷路。 這意味著反射系數(shù)隨時(shí)間的變化而變化，反射信號(hào)將先下跌在上升到開路狀態(tài)的情形。 在帶容性負(fù)載的傳輸線末端，電壓的變化就像 RC在充電，其中 C是負(fù)載電容， R是傳輸線特性阻抗 Z，傳輸信號(hào)的1090%上升時(shí)間是由 RC充電電路決定的，其大約為： CZ **%9010 ??? 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 如果初始信號(hào)的 上升時(shí)間比 RC充電時(shí)間短，則傳輸線末端的容性負(fù)載將決定接收端的上升時(shí)間；如果初始信號(hào)的上升時(shí)間大于 RC充電時(shí)間，末端電容將使信號(hào)上升時(shí)間累加上 RC充電時(shí)間的時(shí)延 。在不同末端電容值下的接收端 信號(hào)的上升時(shí)間如下表： 表 負(fù)載電容 C/PF 0 2 5 10 上升時(shí)間 RT/ ns 其 波形 對(duì)比 如下： 圖 走線中途容性負(fù)載對(duì)反射的影響 測(cè)試焊盤、過孔、封裝引線或連接到互連線中 途的短樁線，都起著集總電容器的作用。 電容越大，電容阻抗就越小，負(fù)反射電壓就越大，從而接收端的下沖也就越大。 在走線中加入不同大小的中途負(fù)載電容進(jìn)行仿真，結(jié)果如下： 表 中途電容值 /PF 0 2 5 10 OvershootLow/mv 波形 下沖部分 如下： 圖 如果信號(hào)的上升邊沿是線性的 ，則 dv/dt=V/RT,電容器阻抗為： CRTRTVC VdtdVC VZ C ??? 為了避免該阻抗造成嚴(yán)重的問題， 則要求該阻抗大于傳輸線 的阻抗，對(duì)于不同的 RT，應(yīng)根據(jù) 0*5 ZZC ? 來選取限制電容。 感性突變對(duì)反射的影響 連接到傳輸線上的任何串聯(lián)連接都有一些的串聯(lián)回路電感。對(duì)于邊沿快速上升的入射信號(hào)，串聯(lián)回路電感最初像是一個(gè)高阻抗元件， 所以 產(chǎn)生返回源端的正反射，近端信號(hào)的形狀為先上升后下降，呈現(xiàn)非單調(diào)。 電路中可允許最大電感總量取決于噪聲容限， 一般可按分立電感的串聯(lián)阻抗突變小于走線特性阻抗的 20%為限，重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 此時(shí)反射信號(hào)大約是信號(hào)擺幅的 10%。當(dāng)信號(hào)的上升沿通過電感時(shí)， 如果上升沿是線性的，則電感的阻抗約為 ： RTLIdtdILIVZ L ??? 為保證電感阻抗低于導(dǎo)線特性阻抗的 20%，可允許的最大感性突變?yōu)椋? RTZL ** 0m ax ? 感性突變會(huì)引起時(shí)延累加，即接收端信號(hào)的上升時(shí)間會(huì)隨感性突變呈線性增加，時(shí)延增加量為： ZLadd *?? 在 2in長(zhǎng)走線中加入不同值的電感，仿真結(jié)果如下： 表 電感值 /PF 0 10 20 40 OvershootHigh/mv OvershootLow/mv 接收 端波形比較如下： 圖 從圖中可以看出，隨著串聯(lián)電感的增大，信號(hào)上升時(shí)間將增大。除此之外，信號(hào)過沖也隨著串聯(lián)電感的增大而增大，這是由于來自接收端的反射波在感性突變處產(chǎn)生二次正反射所致。 第 六 章 串?dāng)_ 的 理論分析和仿真 串?dāng)_是由電磁耦合形成的，耦合分為容性耦合和感性耦合兩種。容性耦合是由于干擾源（ Aggressor）上的電壓變化在被干擾對(duì)象（ Victim）上引起感應(yīng)電流從而導(dǎo)致的電磁干擾， 而感性耦合則是由于干擾源上的電流變化產(chǎn)生的磁場(chǎng)在被干擾對(duì)象上引起感應(yīng)電壓從而導(dǎo)致的電磁干擾。因此，信號(hào)在通過一導(dǎo)體時(shí)會(huì)在相鄰的導(dǎo)體上引起兩類不同的噪聲信號(hào)：容性耦合信號(hào)與感性耦合信號(hào)。 圖中如果位于 A點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)源稱為干擾源（ Aggressor），則位于 D點(diǎn)的接收器稱為被干擾對(duì)象（ Victim）， A、 B之間的線網(wǎng)稱為干擾源網(wǎng)絡(luò)， C、 D之間的線網(wǎng)稱為被干擾對(duì)象網(wǎng)絡(luò)；反之，如果位于 C點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)源稱為干擾源（ Aggressor），則位于 B點(diǎn)的接收器稱為被干擾對(duì)象（ Victim）， C、 D之間的線網(wǎng)稱為干擾源網(wǎng)絡(luò)， A、 B之 間的線網(wǎng)稱為被干擾對(duì)象網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)干擾源狀態(tài)變化時(shí)，會(huì)在被干擾對(duì)象上產(chǎn)生一串?dāng)_脈沖，在高速系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象很普遍。 為了區(qū)分受害線的兩端，我們把 靜態(tài)線上 距離源端最近的一端 C稱為近端，而離源端最遠(yuǎn)的一端 D稱為遠(yuǎn)端。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 圖 1I 和 2I 為兩根信號(hào)線上傳輸?shù)碾娏?， 11I 和 12I 為容性耦合所產(chǎn)生的流 ， mI 為感性耦合所產(chǎn)生的電流。 動(dòng)態(tài)線在 靜態(tài)線上 引起的 近端 串?dāng)_電流 為 mII ?11 ，引起的遠(yuǎn)端串?dāng)_電流為 mII ?12 。 容性耦合電流 當(dāng)信號(hào)從驅(qū)動(dòng)器輸出時(shí)，僅在信號(hào)前沿存 +在的區(qū)域，才有容性耦合電流流入靜態(tài)線，其中的一半向后流入近端，另一半向前流向遠(yuǎn)端 ，這兩種電流都為正向。 流向靜態(tài)線近端的電流隨著驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)的上升邊沿逐步上升，當(dāng)信號(hào) 前沿沿著傳輸線前進(jìn)時(shí)，后向耦合電流以恒定的速度持續(xù)流回近端。當(dāng)前沿傳輸 了一個(gè)飽和長(zhǎng)度之后，近端的電流將達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。當(dāng)動(dòng)態(tài)線上的信號(hào)到達(dá)遠(yuǎn)端端接電阻后，就不再有耦合電流，但靜態(tài)信號(hào)線上還有后向電流流向靜態(tài)線的近端， 這段額外時(shí)間等于傳輸時(shí)延 TD。所以近端容性耦合電流上升到一個(gè)恒定值并持續(xù)達(dá) 2*TD，然后下降到 0，近端容性耦合飽和電流的幅度為： VvCVvCImLmL ***41***21*2111 ?? mLC 為單位長(zhǎng)度互容， v 為信號(hào)傳輸速度， V 表示信號(hào)電壓。 圖 靜態(tài)線上的前向電流流向遠(yuǎn)端的速度與信號(hào)前沿向遠(yuǎn)端傳輸?shù)乃俣认嗤?，前向噪聲電?會(huì)在靜態(tài)線 上逐步積累。直到信號(hào)前沿到達(dá)遠(yuǎn)端，前向耦合電流才到達(dá)靜態(tài)線遠(yuǎn)端。靜態(tài)線上的耦合電流與信號(hào)電壓變化速度成