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嵌入式系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)中的阻抗匹配與0歐電阻解析

2017-12-04 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

1、阻抗匹配阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。根據(jù)接入方式阻抗匹配有串行和并行兩種方式;根據(jù)信號(hào)源頻率阻抗匹配可分為低頻和高頻兩種。
 ?。?)高頻信號(hào)一般使用串行阻抗匹配。串行電阻的阻值為20~75Ω,阻值大小與信號(hào)頻率成正比,與PCB走線寬度成反比。在嵌入式系統(tǒng)中,一般頻率大于20M的信號(hào)且PCB走線長度大于5cm時(shí)都要加串行匹配電阻,例如系統(tǒng)中的時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)據(jù)和地址總線信號(hào)等。串行匹配電阻的作用有兩個(gè):◆減少高頻噪聲以及邊沿過沖。如果一個(gè)信號(hào)的邊沿非常陡峭,則含有大量的高頻成分,將會(huì)輻射干擾,另外,也容易產(chǎn)生過沖。串聯(lián)電阻與信號(hào)線的分布電容以及負(fù)載輸入電容等形成一個(gè)RC電路,這樣就會(huì)降低信號(hào)邊沿的陡峭程度。
  ◆減少高頻反射以及自激振蕩。當(dāng)信號(hào)的頻率很高時(shí),則信號(hào)的波長就很短,當(dāng)波長短得跟傳輸線長度可以比擬時(shí),反射信號(hào)疊加在原信號(hào)上將會(huì)改變原信號(hào)的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負(fù)載阻抗不相等(即不匹配)時(shí),在負(fù)載端就會(huì)產(chǎn)生反射,造成自激振蕩。PCB板內(nèi)走線的低頻信號(hào)直接連通即可,一般不需要加串行匹配電阻。
 ?。?)并行阻抗匹配又叫“終端阻抗匹配”,一般用在輸入/輸出接口端,主要指與傳輸電纜的阻抗匹配。例如,LVDS與RS422/485使用5類雙絞線的輸入端匹配電阻為100~120Ω;視頻信號(hào)使用同軸電纜的匹配電阻為75Ω或50Ω、使用篇平電纜為300Ω。并行匹配電阻的阻值與傳輸電纜的介質(zhì)有關(guān),與長度無關(guān),其主要作用也是防止信號(hào)反射、減少自激振蕩。
  值得一提的是,阻抗匹配可以提高系統(tǒng)的EMI性能。此外,解決阻抗匹配除了使用串/并聯(lián)電阻外,還可使用變壓器來做阻抗變換,典型的例子如以太網(wǎng)接口、CAN總線等。
  2、0歐電阻的作用(1)最簡單的是做跳線用,如果某段線路不用,直接不焊接該電阻即可(不影響外觀)。
 ?。?)在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候,以0歐姆代替,實(shí)際調(diào)試的時(shí)候,確定參數(shù),再以具體數(shù)值的元件代替。
  (3)想測某部分電路的工作電流時(shí),可以去掉0歐電阻,接上電流表,這樣方便測量電流。
 ?。?)在布線時(shí),如果實(shí)在布不過去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻起跨接作用。
 ?。?)在高頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中,充當(dāng)電感或電容(起阻抗匹配作用,0歐電阻也有阻抗?。3洚?dāng)電感用時(shí),主要是解決EMC問題。
  (6)單點(diǎn)接地,例如模擬地與數(shù)字地的單點(diǎn)對(duì)接共地。
  (7)配置電路,可以取代跳線和撥碼開關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)亂動(dòng)設(shè)置,易引起誤會(huì),為了減少維護(hù)費(fèi)用,應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。
  (8)系統(tǒng)調(diào)試用,例如將系統(tǒng)分成幾個(gè)模塊,模塊間的電源與地用0歐電阻分開,調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)電源或地短路時(shí),去掉0歐電阻可縮小查找范圍。
  上述功能也可使用“磁珠”替代。0歐電阻與磁珠雖然功能上有點(diǎn)類似,但存在本質(zhì)差別,前者呈阻抗特性,后者呈感抗特性。磁珠一般用在電源與地網(wǎng)絡(luò)中,有濾波作用。
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