PCB設(shè)計(jì)仿真之探討源端串聯(lián)端接

作者：一博科技高速先生成員 孫宜文

上期高速線生簡(jiǎn)單介紹了反射原理也提到了源端串聯(lián)端接，筆者借此篇文章再深入探討下，本文使用Sigrity Topology Explorer 17.4仿真軟件。

搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的電路模型，給一個(gè)上升沿和下降沿均為0.5ns的脈沖波形，電壓跳變?yōu)?V-2V-0V，高電平持續(xù)時(shí)間為10ns，假定芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)17ohm，路徑中傳輸線的時(shí)延為1ns，一起看下這個(gè)鏈路的接收端和發(fā)送端波形：

仿真結(jié)果：

傳輸線阻抗50ohm，通道末端開(kāi)路。實(shí)際電路在工作的時(shí)候，末端通常是高阻狀態(tài)，也就是和開(kāi)路差不多。信號(hào)到達(dá)末端全反射，每個(gè)時(shí)間階段觀測(cè)點(diǎn)的電壓值這里就不做解釋了，感興趣的讀者可以結(jié)合反射系數(shù)計(jì)算。

負(fù)載端接收到信號(hào)過(guò)沖很大，當(dāng)在靠近源端的地方加上33ohm的電阻后仿真結(jié)果如下:

源端阻抗得到匹配

接下來(lái)我們用實(shí)際情況做例子，模擬一個(gè)33Mbps的local bus信號(hào)，發(fā)現(xiàn)無(wú)端接時(shí)候的信號(hào)波形，只有一點(diǎn)小小的過(guò)沖，是一個(gè)還不錯(cuò)的信號(hào)波形。

但我們把速率調(diào)到200Mbps，大概是DDR1的速率，發(fā)現(xiàn)不端接會(huì)有很大的過(guò)沖。

看來(lái)隨著速率的提高，阻抗不匹配的鏈路中，源端串聯(lián)還是有必要的。那么我們?cè)撊绾闻袛嗪螘r(shí)需要端接？

這里和信號(hào)的上升時(shí)間Tr及傳輸線延時(shí)TD有關(guān)，下面有個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式可提供參考：

TD=20%Tr

我們來(lái)驗(yàn)證下公式，拿剛才的示例繼續(xù)仿真，調(diào)整參數(shù)，上升時(shí)間是0.5ns，傳輸線延時(shí)是1ns，遞減傳輸線延時(shí)，從1ns逐漸減小至0.1ns（20%Tr），觀察負(fù)載端的信號(hào)質(zhì)量。

看起來(lái)，Tr減小到0.1ns的時(shí)候，反射噪聲約為12%，不同的結(jié)構(gòu)，不同的信號(hào)要求不同，具體看信號(hào)能容忍多大的噪聲，僅作為快速定位的經(jīng)驗(yàn)參考。另外需要注意串阻需要盡量靠近源端，不然會(huì)引起多次反射，降低端接效果，甚至導(dǎo)致信號(hào)更差，來(lái)看下不同位置的串阻帶來(lái)的影響。

文末總結(jié)下源端串聯(lián)端接的優(yōu)點(diǎn)：

源端串聯(lián)通過(guò)靠近芯片發(fā)送端串聯(lián)電阻，使得該串聯(lián)電阻與芯片的內(nèi)阻之和盡量與傳輸線阻抗一致。該端接簡(jiǎn)單功耗小，不會(huì)給驅(qū)動(dòng)器帶來(lái)額外的直流負(fù)載，只需要一個(gè)電阻就可以抑制驅(qū)動(dòng)端到負(fù)載端的二次反射，常適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的拓?fù)渖稀?/p>

審核編輯：湯梓紅