PCBブログ - 高速PCBボードの終端について

高速で PCBボード システム, 伝送線路上のインピーダンス不整合は信号反射を引き起こす, オーバーシュートなどの信号歪み, アンダーシュートとリンギングが発生する. 伝送線路の遅延TDが信号立ち上がり時間Rtの20 %より大きい場合, 影響は無視できない, さもなければ、シグナル完全性問題があります. 反射を低減する方法は、伝送線路の特性インピーダンスに従ってである, 送信端の直列インピーダンスを送電線のインピーダンスと整合させるように接続する, または、伝送端のインピーダンスと負荷のインピーダンスに整合するように、受信端で抵抗を並列に接続する, ソース反射係数または負荷反射係数がゼロであるように. 一般的に使用される終了メソッド, 単純並列終端, Thevenin終了, RCネットワーク終端とダイオード終端, etc. これらの終了方法は以下で解析される.

(1) 直列終端

直列終端は、抵抗RSが信号源のインピーダンスに整合するようにソース端に可能な限り直列に接続されていることを意味する。ソース端の反射係数がゼロであるように, これにより、ソース端から負荷端まで反射される負荷から反射された信号を抑制する. 駆動源の出力インピーダンスZsは、伝送線路インピーダンスZO, それで, RS = ZO ZS. 直列抵抗の値は、通常15～75, より頻繁にそれは33. 直列終端の利点は、1つの終端抵抗器が1行毎に必要であることである, そして、DC電源を接続する必要はありません, だからあまりにも多くの電力を消費しない高容量負荷運転時, それは現在の制限を提供することができます, 地面バウンス騒音を低減することができる. 欠点は直列抵抗の分圧器効果による, トレースパスの中央に, 電圧は電源電圧の半分だけである, したがって、分散負荷をドライブできません信号経路上の直列抵抗のため, RC時定数が増加, それによって、負荷を遅くする. したがって,高周波信号パス（高速クロック等）には適していない。この直列抵抗がソースドライバの出力に可能な限り近くなければならないことに注意することは重要です, そして、ビアが静電容量およびインダクタンスを有するので、そのビアはPCB上で使用されてはならない.

(2) 並列終端

並列終端はdc並列終端とも呼ばれる。このように, 終端抵抗器Pp (Ap=Zo)受信機（すなわち、配線網の端部）の入力端に接続され、グラウンドにプルダウンしたり、整合を達成するためにDC電源にプルアップする。反射は負荷において除去される. この終了方法の利点は、設計が簡単で実装が容易であることである, しかし、欠点は、それがDC電力を消費し、低消費電力を必要とする携帯機器では使用できないということである. 加えて, このプルアップ電源は、ドライバのドライブ能力を高めることができる, しかし、それは信号の低レベルを上げます接地へのプルダウンは電流シンク能力を改善することができる, しかし、それは信号の高レベルをプルダウンします.

(3) Thevenin終端
Thevenin終了は分圧器終了である。プルアップ抵抗RPL及びプルダウン抵抗RPを使用する終端抵抗を構成し、RP 1とRP 2を通して反射を吸収する. thevenin終了の等価インピーダンスは、マッチングをなしとげるために伝送線の特性インピーダンスZOに等しくなければならない. 終端抵抗RPLおよびRP 2の抵抗値の選択は、不適切な負荷電圧基準レベルの設定を回避することに焦点を当てるべきである, 高AND低論理遷移点. RP 1/RP 2比率は論理高および低駆動電流の相対的比率を決定する. RP 1 = RP 2, ハイおよびローロジックのためのドライブ要件は同じです。RplRp2, 論理ハイは論理ローより多くの電流を必要とする. thevenin終了の利点は以下の通りです：ネットワーク全体に分散負荷で使用することができますそれは完全に送信された波を吸収し、反射を排除することができます信号が流れないとき, 線電圧を設定します特にバス使用にふさわしい. その欠点は、電源Vccから接地への直流電流が常に存在することである, 整合抵抗器におけるDC電力損失の結果, ドライバが大きな電流を供給しない限り、ノイズマージンの低減. thevenin終了方法は高速バックプレーン設計に非常に適している, 長い伝送線, 大きな負荷のアプリケーション. 負荷の電圧レベルを2つの並列抵抗器を介して負荷のスイッチング点に近づけることによって, ドライバーは、より少ない力でバスを運転することができます.

(4) RCネットワーク終端
RCネットワーク終端, AC負荷終端, ネットワークの終わりに反射を除去するために、終端インピーダンスとして直列RCネットワークを使用します. 終端抵抗RPは伝送線路インピーダンスZOと等しくなければならない, そして、コンデンサCPの選択は、RCネットワークの時定数が伝搬遅延の2倍より大きいことを確実とするべきです, それで, "RpCp>2TD", 通常0.1×1／4 Fの多層セラミックコンデンサを使用する. 特定デザイン, 静電容量値はシミュレーションによって決定される. AC終端の利点は、コンデンサが追加DC電力損失なしでDCパスをブロックすることである, 高周波エネルギーを通過させ、ローパスフィルタとして機能させる. 欠点は、RCネットワークの時定数が信号を遅くするということです.それに、追加抵抗器とコンデンサは、ボードスペースを取って、コストを加えます.

(5) ダイオード終端

ダイオード終端方法では、ダイオードは、伝送線路の端部と電源Vccとの間に直列に接続される, そして、他のダイオードは伝送線の端およびグランドの間で直列に接続される. ショットキーダイオードは、通常、低いターンオン電圧のために使用される. 他の端末とは異なり, ダイオード終端は、反射を除去するために伝送線の特性インピーダンスと一致する試みではない. 受信機電圧がオーバーシュートするとき, ダイオードは電圧を安定させるために働き始める. オーバーシュートを防ぐ, それには2つの欠点があります。高速信号の反射は遅い. この技術の利点を得るために, これは、以前のメソッドと組み合わせて使用することができます PCBボード.

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