Какова важность прекращения импеданса источника?

Учитывая схему как это:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Какова важность R1? Можно предположить, что это должно сделать выходное сопротивление BUF1 равным сопротивлению линии передачи, но почему это важно? Что произойдет, если R1 опущен? Как то, что на другом конце влияет на это? Может быть, это согласованная нагрузка, открытая или короткая. Может быть, это линия электропередач с разрывами в ней.

Идея состоит в том, что сигналы распространяются с конечной скоростью, то есть определенному сигналу требуется tвремя, чтобы добраться от одного конца линии передачи до другой линии. Кабель также имеет некоторую внутреннюю емкость / индуктивность на единицу длины, которая может быть аппроксимирована характеристическим сопротивлением (при условии без потерь):

$V_s$

$R_1$$Z_0$$V_S = V_{in}$~2t

$R_1$$V_S$$V_{in}$

$R_1$$V_S$

В последних 2 случаях целевое напряжение может отражаться выше / ниже определенного цифрового логического уровня несколько раз, поэтому приемник может получить ложные биты данных в результате. Это также может быть потенциально вредным для источника, поскольку отраженный сигнал может возрасти, вызывая чрезмерную нагрузку на источник.

$R_2$

$R_2 = Z_0$

$R_2$

$R_1 = Z_0$$R_2 = Z_0$$R_1 = R_2 = Z_0$

Я написал онлайн симулятор линии передачи, чтобы поиграть с ним, который демонстрирует завершение источника. Я нашел это полезным для визуализации этих волн распространения сигнала вдоль линии передачи. Выберите достаточно большой R2, и вы можете приблизиться к открытому, как у вас. Это только моделирует линии передачи без потерь, но обычно достаточно точно.

С точки зрения целостности сигнала (измеряемой по шаговой характеристике на стороне приемника) эти три конфигурации идентичны (Zsource - Zload):

1) 50 Ом - бесконечность (
оконечная нагрузка источника) 2) 0 Ом - 50 Ом (оконечная нагрузка)
3) 50 Ом - 50 Ом ( оконечная нагрузка на обоих концах)

Однако в 3-м варианте амплитуда уменьшается на 50%. Таким образом, с практической точки зрения следует избегать третьего варианта, если для этого нет веских причин.

Отказ от ответственности: это охватывает однопроводную идеальную двухточечную связь между источником и приемником. Если на пути есть перекресток, возможно, имеет смысл использовать двойное завершение - я об этом не думал.

Хорошо, вот длинное, но слишком обобщенное описание того, что происходит ...

Сопротивление линии передачи (или трассировки) составляет 50 Ом, что означает, что когда сигнал проходит по кабелю, он выглядит как нагрузка 50 Ом для водителя. Когда он достигает конца трассы, он отражается назад и заставляет части трассы временно достигать гораздо более высокого / более низкого напряжения, чем должно. Мы называем это выбросом и недостатком.

При сопротивлении источника 50 Ом резистор плюс трасса 50 Ом образует делитель напряжения (деленный на 2). Непосредственно перед тем, как сигнал достигает конца, сигнал в этом месте составляет 50% необходимой амплитуды. Сразу после того, как сигнал достигает конца, отражение объединяется с исходным сигналом 50% и в результате получается идеальный сигнал с амплитудой 100%. Отражение возвращается к резистору источника, где оно поглощается.

Приемник, расположенный в самом конце трассы, будет видеть практически идеальный край сигнала. Но приемник в середине или рядом с резистором сначала увидит сигнал 50%, а затем сигнал 100%. Из-за этого завершение источника используется только тогда, когда имеется только один приемник, и этот приемник должен быть расположен в конце трассы.

Если резистор не соответствует сопротивлению провода / трассы / кабеля, то делитель напряжения не равен 50%, что приводит к несовершенному согласованию и отражению может вызвать проблемы.

R1 не важен при условии, что линия передачи завершена правильно. Я часто провожу такие линии и получаю достойный прием на дальнем конце линии передачи, но это должно быть правильно завершено.