阻抗匹配与差分线设计

阻抗匹配与差分线设计

阻抗匹配 差分线设计

差分线的基本概念 差分信号的阻抗分析与计算 差分信号设计中存在的问题及其解决方案

阻抗匹配

阻抗的定义

传输线的特性阻抗是微分线段的特性阻抗。 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。 一个传输线的微分线段可以用等效电路描述如下：

图1 传输线阻抗等效电路

阻抗匹配

传输线的等效电路是由无数个微 分线段的等效电路串联。 这是在无损耗条件下描述的，电 阻上热损耗和介质损耗都被忽略 了的，也就是直流电压变化和漏 电引起的电压波形畸变都未考虑 在内。差分模式传输线实际应用 中，必须具体分析。

图2 阻抗计算

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。

阻抗不匹配会有什么不良后果？

在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣如果不匹配，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。 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。

阻抗匹配

阻抗匹配方式

在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技 术可以说是丰富多样，但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用，需 要衡量多个方面的因素。下面介绍几种常见匹配方式。

串联终端匹配 并联终端匹配 戴维南终端匹配 AC 终端匹配 肖特基二极管终端匹配技术

阻抗匹配

串联终端匹配

串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条 件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线 的特征阻抗 相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。 在串行连接终端匹配技术中，由于信号会在传输线、串行连接匹配电阻以及驱动器的 阻抗之间实现信号电压的分配，因而加在传输线上的电压只有信号电压的一半。而在接收端， 由于传输线阻抗和接收器阻抗的不匹配，通常情况下接收器的输出阻抗更高，这会导致大约 同样幅度值信号的反射，这称之为附加的信号波形。故分配在负载端