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电路端接的作用

2016/9/27 18:50:43 点击:
 端接,是我们在电路中经常用到的。在高速电路中,端接显得尤其重要。如果在电路设计的时候没有进行正确的端接,严重的可能造成电路完全不能工作。今天就来说说端接这点事。  

先说说电路为什么需要端接?众所周知,电路中如果阻抗不连续,就会造成信号的反射,引起上冲下冲,振铃等信号失真,严重影响信号质量。所以在进行电路设计 的时候阻抗匹配是很重要的考虑因素。我们的PCB走线进行阻抗控制已经不是什么高深的技术了,基本上是每个硬件工程师必备的基本能力。那么在具体电路中, 只考虑走线的阻抗还不够。实际电路都是由发送端,连线,和接收端共同组成的。我们希望做到的是整个链路的阻抗都是一致的。但是实际电路中很难做到这一点, 一般发送端的输出阻抗会比较小,而接收端的输入阻抗又很高,那么要处理好这对矛盾,端接就成为一种很自然的手段。因此,端接的本质依然是阻抗匹配,这个是 进行PCB设计的重中之重。    

常见的端接方式有下面几种:串联端接,并联端接,戴维宁端接以及RC网络端接。下面就简单介绍一下几种端接方式的区别和优缺点。    

(1) 串联端接。这是我们最容易想到也最常用的一种端接方式。发送端的输出阻抗比较小,那么我们在电路上直接串联一个电阻,使得输出阻抗加上电阻阻值的总阻抗等 于传输线阻抗,这样就能保证阻抗的连续性,减小信号的反射。串联端接实现比较简单,缺点也比较明显,由于线路中串联了电阻,会影响信号的上升时间,在高速 电路中可能会引起问题。另外由于电阻的分压,使得发送端输出减小。串联端接的电阻要放在尽量靠近发送端的位置,能发挥更好的作用。    

(2) 并联端接。当接收端的输入阻抗比较大时,我们可以考虑在接收端并联端接一个电阻到地或者到电源。电阻的阻值等于走线的特征阻抗。通过这种方式实现阻抗匹 配。这种方式和串联端机一样简单易行,缺点是会消耗直流功率。上拉的时候能提高驱动能力,下拉的时候能提高对电流的吸收能力。    

(3) 戴维宁端接。戴维宁端接就是采用上拉电阻和下拉电阻来共同组成端接电路,使得戴维宁等效阻抗等于传输线的特征阻抗以实现阻抗匹配。戴维宁端接的优点是上拉 电阻和下拉电阻都能用来吸收反射,在电路上没有信号的时候,还能够为电路提供一个直流电平,适合总线应用。但是缺点也很明显,那就是由于电阻的存在,在电 源盒地之间存在直流通路,直流功耗较大。    

(4) RC网络端接。RC网络端接是并联端接的升级版。就是在并联到地的电阻下面再增加一颗电容。这样既能够和并联端接一样减小反射,同时由于电容的存在隔离了 直流,减小了直流功耗。当然缺点也很明显,RC电路的时间常数会影响信号的上升时间,在高速电路使用中要仔细计算。    

在实际的电路中,我们要根据电路的不同特点选择合适的端接方式。比如在DDR芯片的数据线和地址线上我们都会用到端接电阻。但是两者的位置是略有区别的。 由于地址线是单向的,都是从主控端到存储端,所以我们用串联端接的时候把串联电阻靠近主控端效果会比较好。但是由于数据线上的信号是双向的,串联电阻靠近 哪一端都很难同时满足发送与接收的要求,这时只能折中考虑放在线路的中间。而在更高速的DDR2或者DDR3芯片中,由于采用了ODT(片上端接)技术, 端接电阻直接做在了存储芯片内部,那么外部就不需要做端接处理了。另外如果发送端和接收端的距离很近,走线可以控制的很短,走线上信号的延时不足信号上升 时间的二十分之一,那么不加端接电阻一般也能正常工作。可以看出来,PCB设计没有哪种方法是万能的,所以需要我们去理解电路真正的作用,做到知其然知其 所以然。具体问题具体分析,灵活的运用各种设计规则和技巧,更好的完成项目。

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