Wie funktionieren Abschlusswiderstände? Was passiert, wenn ich niedrigere Werte verwende?

Ich werde versuchen, einen 8-Bit-DDR2-Chip mit niedriger Geschwindigkeit an ein FPGA anzuschließen, und ich habe einige wichtige Fragen, damit es funktioniert :-)

Ist das richtig, dass die Idee des Abschlusswiderstands darin besteht, den größten Teil des Signals auf GND zu leiten, sodass nur ein kleiner Teil davon zurückreflektiert wird? Hat jemand versucht, zwei bis drei Widerstände mit einem geringeren Wert zu platzieren, damit mehrere reminente Reflexionen phasenverschoben sind und weniger Interferenzen verursachen?

Eine Übertragungsleitung kann als eine unendliche Menge von Kondensatoren und Induktivitäten (verlustfrei) modelliert werden. Sie beginnen mit der Verwendung dieses Modells, wenn Ihre elektrische Leitung so groß wird, dass Sie sich die Leitung nicht mehr als Sofortverbindung vorstellen können.

Grund Idee

Erstens wird ein LC-Schaltkreis einen Ring haben, und wenn er plötzlich anstelle eines anderen LC-Schaltkreises auf eine "Unterbrechung" stößt, wird er sehr hoch springen. Wenn Sie ein Modell mit 10 Induktivitäten und 10 Kondensatoren herstellen würden, würde dies leicht passieren. Wenn Sie die Terminierung am Ende platzieren, dämpfen Sie das Signal. Wenn Sie am Ende einen perfekt angepassten Widerstand haben, haben Sie ein Überschwingen von 0, da der Widerstand seine Leistung aufgibt.

Kündigung der Quelle

Wenn Sie stattdessen einen Widerstand zwischen der Quelle und der Übertragungsleitung in Reihe schalten, der mit der Übertragungsleitung übereinstimmt, erhalten Sie eine der effektivsten Anschlusstechniken. In diesem Fall kann die Leitung nur auf die Hälfte der Zielspannung getrieben werden, aber das Signal wandert die Leitung hinunter und prallt ab, wenn es am anderen Ende auf die Unterbrechung trifft (die meisten Eingänge sind fast offen mit sehr hohen Impedanzen) und verdoppelt sich und geben Ihnen eine volle Spannung am Empfänger. Das Signal wandert dann rückwärts und endet am Widerstand, wenn es die Quelle erreicht.

Dies mag nicht sofort klar sein, ich würde sehr empfehlen "High Speed ​​Digital Design: Ein Handbuch der schwarzen Magie", aber dies bedeutet, dass Ihre Leitung an einem Punkt nicht annähernd so hoch fährt und Rauschen eine Funktion von dV / dt ist. Dadurch wird nur das Rauschen auf der Leitung an der Quelle beendet, was in hohem Maße hilft. Ich würde stark empfehlen, dass Sie in mein Lieblingshandbuch der schwarzen Magie reißen.

Impedanz verfolgen

Die meisten Leute haben von den einfachen Gleichungsformen von Induktivität und Kapazität gehört. Die Kapazität nimmt mit der Fläche zu und mit der Entfernung ab. Die Induktivität steigt mit der Größe der Schleife.

Wenn Sie sich eine Spur über einer Grundebene vorstellen, vergrößert sich die Fläche, während Sie die Spur verbreitern, die Entfernung jedoch nicht. Dies bedeutet, dass Ihre Kapazität zunimmt, während Ihre Induktivität gleich bleibt. Mit zunehmender Entfernung muss die Fläche erheblich vergrößert werden, um die Impedanz beizubehalten.

Es gibt viele verschiedene Taschenrechner. Ich habe eine sofort mit einer Google-Suche gefunden .

Passen Sie einfach Ihre Impedanz an, fügen Sie einen Abschluss hinzu und vermeiden Sie schlechte Praktiken wie das Überbrücken eines Bruchs in einer Masseebene (keine eingebetteten Spuren um diese Signalleitungen). Ich hoffe, das macht auch die physikalischen Effekte etwas deutlicher.

Zu kleine Kündigung?

Sie werden tatsächlich Reflexionen bekommen, aber anstatt aufzuspringen, wird es abprallen. Durch eine Unterbrechung wird Ihre Spannung verdoppelt und alles wird rückwärts reflektiert. Ein Kurzschluss bewirkt das Gegenteil und gibt Ihnen eine Spannung von Null. Es erhöht auch die Energieaufnahme Ihres Fahrers erheblich.

Stellen Sie sich eine Übertragungsleitung als ein Bündel hängender Gewichte vor, die durch Federn verbunden sind. Wenn alles gleichmäßig ist und man einem Gewicht am nördlichen Ende der Linie einen kurzen Schub nach Süden gibt und es in seine ursprüngliche Position zurückbringt, breitet sich eine sehr schöne Welle nach Süden entlang der Linie aus. Die Energie, die von einer Seite in jedes Gewicht gesteckt wird, wird perfekt auf die andere übertragen, sodass das Gewicht in seiner ursprünglichen Position bewegungslos ist, sobald die Welle an einem Gewicht vorbeigegangen ist. Alles sehr gut, bis die Welle das Ende der Linie erreicht.

An diesem Punkt kann eines von drei allgemeinen Dingen passieren:

1. Wenn sich das letzte Gewicht auf der Südseite frei bewegen kann und nichts an seiner Südseite angeschlossen ist, nimmt es Energie von der vorletzten Welle auf, hat aber nichts, gegen das es drücken kann. Der Rückstoß nach Norden, den es nicht von der Südseite erhalten hat, hebt den von der Nordseite erhaltenen Rückstoß nach Süden nicht auf. Der nicht abgebrochene Schwung des Gewichts veranlasst es daher, das Gewicht nach Norden nach Süden zu ziehen und eine Welle zu starten, die sich nach Norden ausbreitet. Es ist zu beachten, dass die ursprüngliche Nord-Süd-Welle eine Kompressionswelle war, die dazu führte, dass sich Wellen von ihrem Startpunkt kurz nach Süden bewegten, die reflektierte Welle jedoch eine Spannungswelle mit Wellen, die sich nach Süden bewegten.
2. Wenn die südseitige Feder des letzten Gewichts auf der Südseite an einer unbeweglichen Wand befestigt ist, wird die Wand stärker zurückgedrückt als eines der normalen Gewichte. Dieser härtere Rückstoß bewirkt, dass das Gewicht eine Welle zurück zum Startpunkt sendet. Diese neue Welle ist eine Kompressionswelle wie die ursprüngliche, führt jedoch dazu, dass sich die Gewichte kurz nördlich ihres Startpunkts verschieben.
3. Wenn die Südquelle des südlichsten Gewichts mit etwas verbunden ist, das genau den richtigen Widerstand bietet, wird die gesamte Energie der Welle in diesen Widerstand geleitet und es findet keine Reflexion statt.

Das Szenario, in dem das letzte Gewicht einen gewissen Widerstand aufweist, jedoch nicht die richtige Menge, verhält sich wie eine Kombination aus (1) und (3) oder (2) und (3) oben. Das Szenario, für das gedreht werden soll, ist # 3.

Sie passen die Impedanz an die Leiterbahnimpedanz an. Deshalb gibt es keine Reflexion. Die Tatsache, dass sie Strom verlieren können, ist nur ein Nebeneffekt. Ihre Werte sollten basierend auf der Trace-Impedanz und der des Empfängers und des Treibers berechnet werden. High-Speed ​​Digital Design von Johnson & Graham ist das Buch, das ich zu diesem Thema empfehle.

Mehrere kleinere Widerstände dämpfen das Signal zu stark. Es kann auch aktueller sein, als der Treiber verarbeiten kann.

Das Prinzip hinter Abschlusswiderständen besteht darin, die Impedanz Ihrer Eingänge an die Impedanz Ihrer Übertragungsleitungs- (PCB-) Leiterbahnen und Ihrer Quelle anzupassen. Typischerweise haben Eingangsstifte eine hohe Eingangsimpedanz, da sie CMOS sind. Durch Hinzufügen eines Widerstandes mit kleinem Wert parallel zum Eingangspin mit hoher Impedanz wird die Eingangsimpedanz effektiv auf den Widerstand eingestellt, den Sie hinzugefügt haben. Dies ist nützlich, da die Ausgangsimpedanz normalerweise ziemlich niedrig ist und es einfach ist, eine Mikrostreifen-Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz herzustellen.

Das Ziel bei der Verwendung eines Abschlusswiderstands ist es, ihn so nah wie möglich an den Eingangsstift heranzuführen. Die Verwendung mehrerer Widerstände wäre weniger optimal, da der Widerstand weniger einem konzentrierten Element gleicht. Die andere Sache ist, dass Sie Ihre Zielimpedanz kennen sollten. Ein Widerstand, der größer oder kleiner als Ihre Impedanz ist, führt zu einer Fehlanpassung, die Reflexionen verursacht.

Ich kenne die Mechanik nicht vollständig, aber der Zweck des Abschlusswiderstands besteht darin, ihn so erscheinen zu lassen, als würde der Übertragungsweg für immer weitergehen. Jede Änderung der Impedanz führt zu Reflexionen wie Steckern, Beschädigung des Übertragungspfads oder (offensichtlich) Übergang zu einem Pfad mit unterschiedlicher Impedanz.

Die Verwendung eines Widerstandes mit niedrigerem Wert (ich bin mir nicht sicher, was Sie mit mehreren Widerständen mit niedrigerem Wert meinen - wenn Sie sie in eine beliebige Konfiguration bringen, erhalten Sie nur einen anderen effektiven Widerstand mit schlechterer HF-Leistung, da er sich ausbreitet) führt zu Ihrem Treiber, zum der höheren Energien als normal zu beschaffen und zu sinken, die Schaden verursachen können.

Der Reflexionskoeffizient wäre negativ, so dass die reflektierte Welle infolge des Übergangs zu einem Medium mit niedrigerer Impedanz eine Phasenverschiebung von 180 ° aufweisen würde.