阻抗匹配與零歐電阻在PCB設計中發揮什麼作用?
發布時間:2014-12-02 責任編輯:sherryyu
【導讀】什麼是阻抗匹配?什麼是零歐電阻呢?理論大家都知道,但是PCB設計中的阻抗匹配與零歐電阻如何解釋呢?你真的明白嗎?別自欺欺人哦,這裏小編為大家詳解PCB設計中的阻抗匹配與零歐電阻,及在PCB設計中的作用和用法。
1、阻抗匹配阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。根據接入方式阻抗匹配有串行和並行兩種方式;根據信號源頻率阻抗匹配可分為低頻和高頻兩種。
(1)高頻信號一般使用串行阻抗匹配。串行電阻的阻值為20~75Ω,阻值大小與信號頻率成正比,與PCB走線寬度成反比。在嵌入式係統中,一般頻率大於20M的信號且PCB走線長度大於5cm時都要加串行匹配電阻,例如係統中的時鍾信號、數據和地址總線信號等。串行匹配電阻的作用有兩個:
◆減少高頻噪聲以及邊沿過衝。
如(ru)果(guo)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)邊(bian)沿(yan)非(fei)常(chang)陡(dou)峭(qiao),則(ze)含(han)有(you)大(da)量(liang)的(de)高(gao)頻(pin)成(cheng)分(fen),將(jiang)會(hui)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao),另(ling)外(wai),也(ye)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)過(guo)衝(chong)。串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)與(yu)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)以(yi)及(ji)負(fu)載(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)等(deng)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)RC電路,這樣就會降低信號邊沿的陡峭程度。
如(ru)果(guo)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)邊(bian)沿(yan)非(fei)常(chang)陡(dou)峭(qiao),則(ze)含(han)有(you)大(da)量(liang)的(de)高(gao)頻(pin)成(cheng)分(fen),將(jiang)會(hui)輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao),另(ling)外(wai),也(ye)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)過(guo)衝(chong)。串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)與(yu)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)以(yi)及(ji)負(fu)載(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)等(deng)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)RC電路,這樣就會降低信號邊沿的陡峭程度。
◆減少高頻反射以及自激振蕩。
當dang信xin號hao的de頻pin率lv很hen高gao時shi,則ze信xin號hao的de波bo長chang就jiu很hen短duan,當dang波bo長chang短duan得de跟gen傳chuan輸shu線xian長chang度du可ke以yi比bi擬ni時shi,反fan射she信xin號hao疊die加jia在zai原yuan信xin號hao上shang將jiang會hui改gai變bian原yuan信xin號hao的de形xing狀zhuang。如ru果guo傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang跟gen負fu載zai阻zu抗kang不bu相xiang等deng(即不匹配)時,在負載端就會產生反射,造成自激振蕩。PCB板內走線的低頻信號直接連通即可,一般不需要加串行匹配電阻。
當dang信xin號hao的de頻pin率lv很hen高gao時shi,則ze信xin號hao的de波bo長chang就jiu很hen短duan,當dang波bo長chang短duan得de跟gen傳chuan輸shu線xian長chang度du可ke以yi比bi擬ni時shi,反fan射she信xin號hao疊die加jia在zai原yuan信xin號hao上shang將jiang會hui改gai變bian原yuan信xin號hao的de形xing狀zhuang。如ru果guo傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang跟gen負fu載zai阻zu抗kang不bu相xiang等deng(即不匹配)時,在負載端就會產生反射,造成自激振蕩。PCB板內走線的低頻信號直接連通即可,一般不需要加串行匹配電阻。
(2)並行阻抗匹配又叫“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;視頻信號使用同軸電纜的匹配電阻為75Ω或50Ω、使用篇平電纜為300Ω。並行匹配電阻的阻值與傳輸電纜的介質有關,與長度無關,其主要作用也是防止信號反射、減少自激振蕩。
值得一提的是,阻抗匹配可以提高係統的EMI性能。此外,解決阻抗匹配除了使用串/並聯電阻外,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)。
(2)在匹配電路參數不確定的時候,以0歐姆代替,實際調試的時候,確定參數,再以具體數值的元件代替。
(3)想測某部分電路的工作電流時,可以去掉0歐電阻,接上電流表,這樣方便測量電流。
(4)在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個0歐的電阻起跨接作用。
(5)在高頻信號網絡中,充當電感或電容(起阻抗匹配作用,0歐電阻也有阻抗!)。充當電感用時,主要是解決EMC問題。
(6)單點接地,例如模擬地與數字地的單點對接共地。
(7)配置電路,可以取代跳線和撥碼開關。有時用戶會亂動設置,易引起誤會,為了減少維護費用,應用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。
(8)係統調試用,例如將係統分成幾個模塊,模塊間的電源與地用0歐電阻分開,調試階段發現電源或地短路時,去掉0歐電阻可縮小查找範圍。
上述功能也可使用“磁珠”替代。0歐ou電dian阻zu與yu磁ci珠zhu雖sui然ran功gong能neng上shang有you點dian類lei似si,但dan存cun在zai本ben質zhi差cha別bie,前qian者zhe呈cheng阻zu抗kang特te性xing,後hou者zhe呈cheng感gan抗kang特te性xing。磁ci珠zhu一yi般ban用yong在zai電dian源yuan與yu地di網wang絡luo中zhong,有you濾lv波bo作zuo用yong。
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