\begingroup

我画了一个实验 PCB 来更好地理解 PCB 阻抗。当我查看 1 GHz 时的阻抗时,可以看到它在走线的大多数点上都是 119 Ω。然后,我创建了一个产生周期为 1 GHz(输出 3.3 V)的方波的源。我将此源的内部阻抗设置为 0 Ω。同时,在输出端添加了一个 119 Ω 的终端电阻。但是,有一点我不明白。通常,在阻抗均衡情况下需要 Zsource = Zline = Zload 以避免线路反射。在这种情况下,当我们施加 1ghz 信号时,我们不应该将其视为 119 Ω – 119 Ω 的分压器吗?所以我们期望的结果是 3.3V/2=1.65?有人可以帮我解决我的困惑吗?

\endgroup

2

  • \begingroup
    您是指 Zline 等而不是 Vline 等吗?
    \endgroup


    – 

  • \begingroup
    是的,谢谢你的警告
    \endgroup


    – 


最佳答案
3

\begingroup

通常,在阻抗均衡情况下需要 Zsource = Zline = Zload,以避免线路反射。

您不需要源与线路的特性阻抗相匹配。避免任何反射的最低设置是正确终止负载端。这可以进一步修改为,为了避免破坏性反射,只需要终止源端。

在您的情况下,源为零欧姆,因此全电压信号被施加到传输线,并且如果该线路高效,那么您可以期望在线路的终端看到相同的信号电平。

这是因为当你将 3.3 伏电压直接施加到线路上时,特性阻抗 (119 Ω) 决定了 27.7 mA 的电流。这是简单的欧姆定律。

当 3.3 伏电压和 27.7 毫安电流到达线路远端时,遇到的负载也是 119 Ω。因此,欧姆定律不会受到影响,不会发生反射,并且负载电阻 (119 Ω) 接收全部 3.3 伏电压并吸收 27.7 毫安电流。

\endgroup

\begingroup

不,如果认为传输线无损,则其电阻为零。

因此,当你用 0 欧姆驱动它时,它不会分压。

因此,对于进入 PCB 走线的 3.3V 波形,它将通过电线传播,并在传播所需的延迟后以 3.3V 波形的形式输出。

PCB 走线的特性阻抗的意思是,当你施加某个电压时,就会有电流开始流入导线,这个电压与电流之比就是信号的传输线特性阻抗,可以将其看作是具有电感和电容的无限小的导线截面,这就是为什么 Z0 ~ sqrt(L/C)。

终端电阻只是使传输线的输入看起来连续且无限,因为当信号从传输线出来时,相同电压的相同电流应该流出到电阻器。

当驱动器输出阻抗至传输线的阻抗等于特性阻抗时,电压已经被源阻抗和传输线阻抗除以,同样,当信号进入传输线并传播到输出时,传输线会以某个电压吸收一些电流。

基本上,对于稳定状态的直流信号,传输线为 0 欧姆,但对于变化的信号,它是一条延迟线,看起来像一个具有特征阻抗的电阻,直到信号到达延迟线的末端,如果发生这种情况,延迟线输出具有特征阻抗的终端电阻,则无论信号是否经过延迟,输入看起来都会像恒定电阻。

\endgroup

\begingroup

您建议的正常条件是双终端条件。这倾向于最大化带宽(理想化的模拟不会显示任何内容,但更现实的有损和色散模型可能会显示),并且显然(鉴于以下内容)对失配的容忍度更高,但缺点是相对于输入电压或驱动强度会损失 6dB。

线路至少需要在一端终止,否则会产生驻波。考虑从终止于 Zo 的端口 1 向终止于 0 或 ∞Ω 的端口 2 发射的波。结果将完全反射(分别在相反或相同的相位),从而产生 VSWR 为 2。端口 1 上的反射波被终止,不会再产生反射。如果波最初从端口 2 发射,情况也是如此。

您的模拟显示信号质量良好且振幅完整,因为源端口为 0,发射等振幅波,该波在远端被完全吸收。实际驱动器将具有更高的源阻抗,因此预计远端需要一个接收器——可以处理减小的振幅,因为传统 LVCMOS 输入引脚不会(但在 1GHz 时可能也不会响应得很好)。

更有可能的是,驱动器将是高阻抗(电流源),与 LVDS 一样,而接收器基本上是一个差分比较器。

\endgroup