Как работают нагрузочные резисторы; что произойдет, если я использую более низкие значения?

Я собираюсь попытаться подключить низкоскоростной 8-битный чип DDR2 к ПЛИС, и у меня есть несколько важных вопросов, чтобы заставить его работать :-)

Верно ли, что идея нагрузочного резистора состоит в том, чтобы подавать большую часть сигнала на GND, чтобы только небольшая его часть отражалась обратно? Кто-нибудь пытался поставить, скажем, 2-3 резистора меньшего значения, чтобы многократные отражающие отражения были не в фазе и вызывали меньше помех?

Линия передачи может быть смоделирована как бесконечный набор конденсаторов и катушек индуктивности (без потерь). Вы начинаете использовать эту модель, когда ваша электрическая линия становится достаточно большой, и вы не можете думать о ней как о мгновенном соединении.

Главная идея

Во-первых, у LC-контура будет кольцо, и если он неожиданно попадет в «разомкнутый» вместо другой LC-контура, он отскочит очень высоко. Если бы вы сделали модель, используя 10 индукторов и 10 конденсаторов, это легко произошло бы. Когда вы помещаете завершение на конец, вы подавляете сигнал. Если у вас есть идеально согласованный резистор в конце, у вас будет 0 перерегулирование, поскольку резистор рассеивает свою мощность.

Прекращение источника

Если вместо этого вы поместите резистор, который соответствует линии передачи последовательно между источником и линией передачи, вы получите один из наиболее эффективных методов терминирования. В этом случае на линию можно подвести только до 1/2 целевого напряжения, но сигнал проходит по линии, а когда он достигает разрыва на другом конце (большинство входов почти открыты с очень высокими импедансами), он отскакивает, удваивая и дает вам полное напряжение на приемнике. Затем сигнал перемещается назад и, когда он достигает источника, заканчивается на резисторе.

Это может быть не совсем понятно, я бы очень рекомендовал «Высокоскоростной цифровой дизайн: Справочник по черной магии», но это означает, что ваша линия не движется почти так же высоко в одной точке, а шум является функцией dV / dt. Это только устраняет шум на линии в источнике, который помогает в большом количестве. Я настоятельно рекомендую вам порвать с моим любимым справочником по черной магии.

Трассировка импеданса

Большинство людей слышали о простых уравнениях формы индуктивности и емкости. Емкость увеличивается с площадью и вниз с расстоянием. Индуктивность возрастает с увеличением размера петли.

Если вы думаете о следе над земной плоскостью, когда вы расширяете след, площадь увеличивается, а расстояние - нет. Это означает, что ваша емкость увеличивается, а индуктивность остается неизменной. По мере увеличения вашего расстояния ваша область должна сильно увеличиваться, чтобы сохранить тот же импеданс.

Существует много разных калькуляторов. Я нашел один мгновенно с поиском Google .

Просто сравните ваш импеданс, добавьте некоторое завершение и постарайтесь избежать плохих практик, таких как преодоление разрыва в заземляющей плоскости (никаких встроенных следов вокруг этих сигнальных линий). Я надеюсь, что это также делает физические эффекты немного более ясными.

Слишком маленькое окончание?

На самом деле вы получите отражения, но вместо того, чтобы подпрыгивать, они будут отскакивать вниз. Разрыв будет удваивать ваше напряжение, все это будет отражаться в обратном направлении. Короткое замыкание делает наоборот, давая вам нулевое напряжение. Это также значительно увеличивает поглощение энергии от вашего водителя.

Представьте, что линия электропередачи представляет собой набор висящих грузов, соединенных пружинами. Если все однородно, и на северном конце линии кто-то дает короткий толчок на юг и возвращает его в исходное положение, очень приятная волна будет распространяться на юг вдоль линии; энергия, которая вкладывается в каждый вес с одной стороны, будет отлично доставляться к другой, так что, как только волна пройдет вес, этот вес будет неподвижен в своем первоначальном положении. Все очень хорошо, пока волна не достигнет конца линии.

В этот момент может произойти одно из трех основных событий:

1. Если последний груз на южной стороне может свободно перемещаться, а на южной стороне ничего не связано, он будет принимать энергию от второй до последней волны, но ему не на что будет давить. Откат в северном направлении, который он не получил с южной стороны, не отменит южного толчка, полученного с его северной стороны. Неизмененный импульс веса, таким образом, заставит его тянуть вес к северу от него на юг и запустить волну, которая распространяется на север. Обратите внимание, что в то время как исходная волна север-юг была волной сжатия, в результате чего волны на короткое время шли на юг от своей начальной точки, отраженная волна будет волной растяжения, а волны распространяются на юг.
2. Если последний груз на южной стороне имеет пружину на южной стороне, прикрепленную к неподвижной стене, стена отодвинется сильнее, чем один из нормальных весов. Это более сильное отталкивание заставит вес отослать волну назад к начальной точке; эта новая волна будет волной сжатия, как и оригинал, но заставит гири ненадолго сместиться к северу от своей начальной точки.
3. Если южный источник самого южного веса соединен с чем-то, что оказывает необходимое сопротивление, вся энергия волны будет сброшена в это сопротивление, и отражения не будет.

Сценарий, в котором последний вес имеет некоторое сопротивление, но не правильное количество, будет вести себя как комбинация (1) и (3) или (2) и (3) выше. Сценарий, по которому нужно стрелять, # 3.

Они соответствуют импедансу с полным сопротивлением. Вот почему нет отражения. Тот факт, что они могут поглощать ток, является лишь побочным эффектом. Их значения должны быть рассчитаны на основе полного сопротивления трассы и импеданса приемника и драйвера. Высокоскоростной цифровой дизайн от Johnson & Graham - книга, которую я рекомендую по этой теме.

Несколько резисторов меньшего значения будут слишком сильно ослаблять сигнал. Он также может быть более актуальным, чем драйвер.

Принцип действия согласующих резисторов состоит в том, чтобы согласовать полное сопротивление ваших входов с полным сопротивлением ваших линий передачи (PCB) и вашего источника. Как правило, входные контакты имеют высокий входной импеданс, так как они являются CMOS. Добавление резистора небольшого значения параллельно с входным контактом высокого импеданса эффективно установит входной импеданс для добавленного резистора. Это полезно, потому что выходной импеданс обычно довольно низок, и легко сделать линию передачи микрополоски с низким импедансом.

Цель при использовании согласующего резистора - сделать его как можно ближе к входному контакту. Использование нескольких резисторов было бы менее оптимальным, поскольку резистор менее похож на сосредоточенный элемент. Другое дело, что вы должны знать свой целевой импеданс. Если сопротивление больше или меньше вашего сопротивления, это приведет к несоответствию, что приведет к отражению.

Я не полностью знаю его механику, но цель согласующего резистора - заставить его выглядеть так, как будто путь передачи продолжается вечно. Любое изменение в импедансе вызовет отражения, такие как разъемы, повреждение пути передачи или (очевидно) переход к пути с другим импедансом.

Использование резистора с более низким значением (я не уверен, что вы подразумеваете под несколькими резисторами с меньшим значением - если вы поместите их в какую-либо конфигурацию, вы просто получите другое эффективное сопротивление с худшими характеристиками ВЧ при его разбросе), Драйверы для источника и тонуть выше, чем обычно, что может привести к повреждению.

Коэффициент отражения будет отрицательным, поэтому отраженная волна будет иметь фазовый сдвиг на 180 ° в результате перехода к среде с более низким импедансом.