Leiterplatte Blog - Beendigung der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte

In einem Hochgeschwindigkeits-Leiterplattensystem verursacht die Impedanzanpassung auf der Übertragungsleitung Signalreflexion und Signalverzerrungen wie Überschwingen, Unterschwingen und Klingeln treten auf. Wenn die Verzögerung TD der Übertragungsleitung größer als 20% der Signalanstiegszeit RT ist, kann die reflektierte Wirkung nicht ignoriert werden, andernfalls gibt es Signalintegritätsprobleme. Das Verfahren zur Verringerung der Reflexion ist: Entsprechend der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung verbinden Sie den Widerstand in Reihe am treibenden Ende, um die Quellimpedanz mit der Impedanz der Übertragungsleitung zu übereinstimmen, oder verbinden Sie den Widerstand parallel am Empfangsende, um die Impedanz der Last mit der Impedanz der Übertragungsleitung anzupassen, so dass der Quellreflexionskoeffizient oder der Lastreflexionskoeffizient Null ist. Häufig verwendete Beendigungsmethoden sind: Reihenbeendigung, einfache parallele Beendigung, Thevenin-Beendigung, RC-Netzwerkbeendigung und Diodenbeendigung, etc. Diese Beendigungsmethoden werden unten separat analysiert.

(1) ReihenabschlußReihenabschlußReihenabschlußReihenanschlußfolge bedeutet, dass ein Widerstand RS so nah wie möglich an das Quellende angeschlossen ist, um der Impedanz der Signalquelle anzupassen, so dass der Reflexionskoeffizient des Quellenden Null ist, wodurch das von der Last reflektierte Signal vom Quellende zum Lastende unterdrückt wird. PS plus die Ausgangsimpedanz ZS der Antriebsquelle sollte gleich der Übertragungsleitungsimpedanz Zo, also RS=ZO-Zs, sein. Der Wert des Serienwiderstands wird normalerweise im Bereich von 15 bis 75Ω, und häufiger als 33Ω, ausgewählt. Der Vorteil der Serienbeendigung ist, dass nur ein Abschlusswiderstand für jede Leitung erforderlich ist, und es besteht keine Notwendigkeit, die Gleichstromversorgung anzuschließen, so dass es nicht zu viel Strom verbraucht; Wenn hohe kapazitive Lasten angetrieben werden, kann es Strombegrenzung bereitstellen, die dazu beiträgt, Bodenprallgeräusche zu reduzieren. Der Nachteil ist: Aufgrund des Spannungsteilereffekts des Reihenwiderstands beträgt die Spannung in der Mitte des Leiterbahnweges nur die Hälfte der Quellspannung, so dass sie die verteilte Last nicht antreiben kann; Durch den Reihenwiderstand auf dem Signalweg wird die RC-Zeitkonstante erhöht, wodurch die Last verlangsamt wird. Daher ist es nicht geeignet für hochfrequente Signalwege (wie z.B. Hochgeschwindigkeits-Uhren usw.). Es ist wichtig zu beachten, dass dieser Reihenwiderstand so nah wie möglich am Ausgang des Quelltreibers sein muss und dass Vias nicht auf der Leiterplatte verwendet werden sollten, da Vias Kapazität und Induktivität haben.

(2) Parallel Termination Parallel Termination wird auch DC Parallel Termination genannt. Auf diese Weise wird ein Abschlusswiderstand Pp (Ap=Zo) mit dem Eingangsende des Empfängers (dh, dem Ende des Verdrahtungsnetzes) verbunden, um zur Masse herunterzuziehen oder zur Gleichstromversorgung hochzuziehen, um eine Übereinstimmung zu erzielen. Reflexionen werden bei der Last beseitigt. Der Vorteil dieser Abschlussmethode ist, dass das Design einfach und einfach zu implementieren ist, aber der Nachteil ist, dass es Gleichstrom verbraucht und nicht in tragbaren Geräten verwendet werden kann, die einen niedrigen Stromverbrauch erfordern. Darüber hinaus kann dieser Pull-up zur Leistung die Antriebsfähigkeit des Fahrers erhöhen, aber es erhöht den niedrigen Pegel des Signals; Während der Pull-down zur Erde die aktuelle Senkfähigkeit verbessern kann, aber es wird den hohen Pegel des Signals herunterziehen.

(3) Theveninabschluss Theveninabschluss ist eine Spannungsteileranschluss, die einen Pull-Up-Widerstand Rpl und einen Pull-Down-Widerstand Rp verwendet; Es bildet einen Abschlusswiderstand und absorbiert Reflexionen durch Rp1 und Rp2. Die äquivalente Impedanz des Thevenin-Abschlusses muss gleich der charakteristischen Impedanz Zo der Übertragungsleitung sein, um Übereinstimmung zu erzielen. Bei der Auswahl der Widerstandswerte der Abschlusswiderstände Rpl und Rp2 sollte darauf geachtet werden, eine unangemessene Lastspannungsreferenz zu vermeiden, die für die hohen und niedrigen logischen Übergangspunkte verwendet wird. Das Verhältnis Rp1/Rp2 bestimmt das relative Verhältnis von logischen hohen und niedrigen Antriebsströmen. Bei Rp1=Rp2 sind die Antriebsanforderungen für hohe und niedrige Logik gleich; Wenn RplRp2, erfordert Logik High mehr Strom als Logik Low. Die Vorteile der Thevenin-Terminierung sind: sie kann mit verteilten Lasten über das gesamte Netzwerk verwendet werden; Es kann die übertragenen Wellen vollständig absorbieren und Reflexionen beseitigen; Wenn kein Signal die Leitung antreibt, stellen Sie die Leitungsspannung ein; besonders für den Busgebrauch geeignet. Sein Nachteil ist, dass es immer einen Gleichstrom von der Stromversorgung Vcc zur Masse gibt, was zu einer Gleichstromableitung im passenden Widerstand führt, wodurch die Rauschmarge reduziert wird, es sei denn, der Treiber kann einen großen Strom bereitstellen. Die Thevenin-Abschlussmethode ist sehr geeignet für Hochgeschwindigkeits-Backplane-Designs, lange Übertragungsleitungen und Anwendungen mit großen Lasten. Durch Halten des Spannungspegels der Last nahe am Schaltpunkt der Last durch zwei parallele Widerstände kann der Fahrer den Bus mit weniger Leistung fahren.

(4) RC-NetzwerkbeendigungRC-Netzwerkbeendigung, auch bekannt als AC-Lastbeendigung, verwendet ein Reihen-RC-Netzwerk als Abschlussimpedanz, um Reflexionen am Ende des Netzwerks zu beseitigen Der Abschlusswiderstand Rp sollte gleich der Übertragungsleitungsimpedanz Zo sein, und die Auswahl des Kondensators Cp sollte sicherstellen, dass die Zeitkonstante des RC-Netzwerks größer als die doppelte Ausbreitungsverzögerung sein sollte, das heißt, "RpCp>2TD", normalerweise 0.1μF Mehrschichtkeramische Kondensatoren verwendet werden. Für spezifische Konstruktionen werden die Kapazitätswerte durch Simulation ermittelt. Der Vorteil der AC-Terminierung besteht darin, dass der Kondensator den DC-Pfad ohne zusätzliche DC-Verlustleistung blockiert, während er Hochfrequenzenergie durchlässt und als Tiefpassfilter fungiert. Der Nachteil ist, dass die Zeitkonstante des RC-Netzwerks das Signal verlangsamt. Zusätzlich nehmen zusätzliche Widerstände und Kondensatoren Platz auf der Platine ein und erhöhen die Kosten.

(5) DiodenabschlußBeim Diodenabschlußverfahren wird eine Diode in Reihe zwischen dem Ende der Übertragungsleitung und der Stromversorgung Vcc angeschlossen, und die andere Diode wird in Reihe zwischen dem Ende der Übertragungsleitung und der Masse geschaltet. Schottky Dioden werden meist wegen ihrer geringen Einschaltspannung eingesetzt. Im Gegensatz zu anderen Anschlüssen ist der Diodenabschluss kein Versuch, die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung anzupassen, um Reflexionen zu eliminieren. Wenn die Empfängerspannung überschreitet, beginnt die Diode zu arbeiten, um die Spannung zu stabilisieren. Obwohl es Überschwingen verhindert, hat es zwei Nachteile: Reflexionen im System existieren immer noch; Reflexionen auf Hochgeschwindigkeitssignalen sind langsamer. Um die Vorteile dieser Technik zu erhalten, kann sie in Kombination mit den vorherigen Methoden auf Leiterplatte verwendet werden.