为什么有时在PCB走线上串个电阻呢?

  中可以把PCB走线认为是信号的通道。当这个通道的深度和宽度发生明显的变化时,特别是一些突变时,都会产生反射。此时,一部分信号继续传播,一部分信号就可能反射。而我们在设计的过程中,一般都是控制PCB的宽度。

  所以,我们大家可以把信号走在PCB走线上,假想为河水流淌在河道里面。当河道的宽度发生突变时,河水遇到阻力自然会发生反射、旋涡等现象。

  一样的,信号在PCB上走线当遇到PCB的阻抗突变了,信号也会发生反射。我们以光的反射类比信号的反射。光的反射,指光在传播到不同物

  质时,在分界面上改变传播方向,返回原来物质中的现象。光在碰到介质界面时,存在折射和反射。光线在临界面上的反射率仅与介质的物理性能、光线的波长以及入射角相关。同样的,信号/电磁波在传输过程中,一旦传输线瞬时阻抗发生明显的变化,那么就将发生反射。信号的反射有一个参数叫做反射系数(ρ),计算公式如式。

  式中,Z1为变化前的阻抗;Z2为变化后的阻抗。假设PCB线Ω,传输过程中遇到一个理想的100Ω的贴片电阻接地,那么反射系数运用公式计算得到:

  信号沿传输线向前传播时,每时每刻都会有几率发生阻抗变化,如PCB走线宽度变化,PCB厚度变化,换层,电阻电容,电感,过孔,PCB转角,接插件,器件管脚;这个阻抗可能是传输线本身的,也可能是中途或末端其他元件的。

  对于信号来说,它不会区分到底是什么,信号是否反射,只会根据阻抗而变化。如果阻抗是恒定的,那么它就会正常向前传播,只要阻抗发生了变化,不论是什么引起的,信号都可能会发生反射。

  不管是COMS电路还是SSTL电路,抑或是射频电路,希望整个传输链路阻抗都是一致的,最理想的情况就是源端、传输线和负载端都一样。

  但是实际总是事与愿违,因为发送端的芯片内阻通常会比较小,而传输线Ω,这就造成了不匹配,使信号发生反射。这种情况在并行总线和低速信号电路中常常出现,而通常对于高速SerDes电路而言,芯片内阻与差分传输线的阻抗是匹配的。

  如果确实出现了阻抗不匹配,通常的做法是在芯片之外采用电阻端接匹配来实现阻抗一致性。常用的端接方式有源端端接、终端并联端接、戴维宁端接、RC 端接、差分端接等。那端接电阻要使用几颗?端接电阻怎么放置?阻值是选择多大呢?

  在介绍端接之前,先了解下电路的拓扑结构。电路的拓扑是指电路中各个元件之间的连接关系。常见的电路拓扑结构包括点对点的拓扑、星型拓扑、T型拓扑、菊花链拓扑等,最简单的拓扑就是点对点拓扑结构的连接设计。

  点对点设计也是最常见的电路拓扑设计,尤其是在高速电路中几乎都是点对点的连接设计。点对点虽然简单,但是这种拓扑设计限制了带负载的数量。点对点设计,由于驱动端的内部阻抗与传输线的阻抗常常不匹配,非常容易就会形成信号反射,使信号失真。这就是一个信号完整性问题。

  从波形上分析,信号在高电平时稳定电压在1.8V,但是最大值达到了2.619V,有819mV的过冲;最小值达到了-731mV,低于0V达到了731mV。这种情况在电路设计中需要尽可能避免,因为这么大的过冲很容易损毁芯片,即使不损毁,也存在可靠性的问题。

  所以,在设计中需要把过冲降低,尽量保证电压幅值在电路可接受的范围内,如此案例尽量保证满足1.8V+/-5%。这时就一定要通过 端接电阻来改善信号质量。

  源端端接设计也叫串联端接设计,是一种常用的端接设计。端接方式是只在芯片端出来之后添加一颗端接电阻,尽量靠近输出端。在此电路结构中,关键的是加多大阻值的电阻,应该要依据电路的真实的情况进行仿真或计算确认。计算的原则是源端阻抗Rs与所加端接电阻R0的值等于传输线。在前面的点对点拓扑结构中,加入端接电阻值为33Ω的R1,其电路拓扑结构如图所示。

  同时,戴维宁端接需要用两颗分压电阻,电阻的选型也相对来说还是比较麻烦,使很多电路设计工程师在使用这类端接时总是非常谨慎。

  电磁兼容性、电路可靠性、可加工性、成本等。那么在使用电阻端接来解决反射问题时,也要考虑到这样一些方面的原因。在实际项目的应用中,就应该要依据项目工程的应用选择电阻端接的类型。

  扰和波阻抗不匹配等问题。当信号传输线遇到锐角时,会出现反射,反射信号可能会干

  上的一组信号线之间有着相关性,比如总线,就需要对其长度进行校正,因需要信号

  中,经常将介质之间的若干个金属层(Plane)分配给电源和地(PoweriGnd)网络。这样

  河道里面。当河道的宽度发生突变时,河水遇到阻力自然会发生反射、旋涡等现象。

  对于信号来说,它不会区分到底是什么,信号是否反射,只会根据阻抗而变化。如果阻抗是恒定的,那么他就会正常向前传播,只要阻抗发生了变化,不论是什么引起的,信号都可能会发生反射。

  电源布线 数字电路很多时候需要的电流是不连续的,所以对一些高速器件就会产生浪涌电流。 如果电源

  参数就是平行耦合长度(Lp)和耦合距离(S),如图1-8-21所示。很明显,信号

  线最薄弱的地方短时间来不及向环境传热,近似绝热系统,温度急剧升高,达到铜的熔点温度,将铜线

  值,而不是进行冗繁的计算。 虽然现在已有可用的印刷电路板布局与信号完整性计算程序,可以精确地计算出走线的

  线两端分别定义A端和B端,电路板上电后,测量A端的电压值为3.3V,B端电压为3.1V,也就是这根

  需要大家掌握的重要概念。它是电磁干扰传播的主要途径,异步信号线,控制线,和I/O口

  需要大家掌握的重要概念。它是电磁干扰传播的主要途径,异步信号线,控制线,和I/O口

  需要大家掌握的重要概念。它是电磁干扰传播的主要途径,异步信号线,控制线,和I/O口

  线电流容量带来的限制是至关重要的。虽然IPC-2221通用设计指南是一

  线的方法有间距管控(DDR部分实现难度比较大),垂直走线(这种方法实现难度比较大),30度角

  线的好坏将直接影响到总系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 Layout 得以实现并验证,由此可见,布线

  设计中要避免产生锐角和直角,并且可以说这也成为了衡量布线好坏的标准之一,那么

  值,而不是进行冗繁的计算。虽然现在已有可用的印刷电路板布局与信号完整性计算程序,可以精确地计算出走线的

  设计人员存在的基础之一。市场需要越来越小和更快的电路板,但是两条平行走线或导体放置在一起的距离越近,一条

  被称为 Kelvin 分压器或 Kelvin-Varley 分压器(以其发明者命名),是用于 DAC 设计最直接的方法