传输线匹配与反射剖析.ppt

5.19 补偿 设计中常常要用到专用的接插件，电路中的串联回路电感是不可避免的。补偿技术可以用来抵消部分噪声。 让信号感受不到大的感性突变。传输线可用n节LC网络实现一阶近似。这时导线任一部分的特性阻抗为： * Z0表示导线的特性阻抗，W； LL表示单位长度电感，nH/in； L表示任一段导线的总电感，nH； CL表示单位长度电容， C任一段导线的总电容。 5.19 补偿 在感性突变两侧各加一个小电容，可以将感性突变转变成一段传输线，如图所示，电感器的视在特性阻抗为： * 用于感性突变的补偿电路。在感性突变两侧加足够的电容可以使其看起来像是传输线的一部分。 为了最小化反射噪声，就要找到合适的电容值，使接插件的视在特性阻抗Z1等于电路其余部分的特性阻抗Z0。 基于这个关系式，添加的电容为： C1表示附加的补偿点电容。nF。 L1表示突变处的电感，nH； Z0表示导线的特性阻抗，W。 5.19 补偿 例如，如果接插件的电感为10nH、导线的特性阻抗为50W ，则所要加上的总补偿电容为10/(50×50)=0.004nF=4pF。最优的补偿方式是将电容分为两部分，分别加在电感的两侧，即各为2pF。 * 分别在没有接插件、无补偿接插件和电感两侧分别有2pF电容的有补偿接插件情况下，10nH感性突变和0.5ns信号上升时间所对应的源端和接收端的信号。 5.19 补偿 这一技术适用于所有的感性突变，如过孔、电阻等。根据焊盘上的电容和电感总量，可以把实际突变看成是容性的或感性的。 互连线设计目标就是控制焊盘和其它特征部位，使它们的结构看起来像是均匀传输线的一部分。用这种方法，一些感性突变，如过孔的现象几乎可以消失。 * 5.20 小结 信号无论在何处遇到阻抗突变，就会发生反射，传输信号会失真。这是单一网络信号质量问题的主要根源。 一个粗略的经验法则：只要传输线的长度(in)，比信号上升时间(ns)长，就需要端接，以避免过量的振铃噪声。 源端串联端接是点对点互连常用端接方式。添加串联电阻，并使此电阻器与源阻抗之和等于导线的特性阻抗。 对于涉足信号完整性问题的工程师而言， SPICE仿真器或行为仿真器是不可缺少的。它们可以对由于阻抗突变而产生的多次反射进行仿真。 一个粗略的经验法则：为了确保反射噪声小于5%，应保证导线特性阻抗的变化小于10%。 * 5.20 小结 一个粗略的经验法则：如果短传输线突变的长度(in)小于信号上升时间(ns) ，突变造成的反射不会引发问题。 一个粗略的经验法则：如果短桩线的长度(in)小于信号上升时间(ns)，桩线造成的反射不会引发问题。 导线远端的容性负载引起时延累加，但不会引发信号质量问题。 经验法则：如果导线中途的容性突变电容量(pF)大于信号上升时间(ns)的4倍，它会造成过量的反射噪声。 导线中途容性负载所引起的时延累加(ns)约为电容量(pF)的25倍。 * 5.20 小结 拐角产生电容，电容量(fF)约是线宽(mil)的两倍。 均匀分布的容性负载会降低导线的有效特性阻抗。 可允许的感性突变值(nH)约为信号上升时间(ns)的10倍。 在电感两侧添加电容，可以使信号误认为遇到的是均匀传输线的一部分，从而把感性突变造成的影响降到最低。这种方法可以用来控制过孔，使其对于高速信号也做到几近消失。 * 5.13 容性终端负载的反射 实际接收器有门输入电容（约为2pF），另外接收器封装引线与返回路径间约有1pF电容，如果传输线末端排列三个存储器件，则负载可能为10pF。 信号沿传输线到达末端理想电容时，决定反射系数的瞬态阻抗将随时间变化：时域中电容的阻抗为： * 5.13 容性终端负载的反射 如果信号上升时间小于电容的充电时间常数，那么最初电容器两端的电压将迅速上升，这时阻抗很小。随着电容器充电，电容器两端的电压变化率dV/dt缓慢下降，这时电容器阻抗明显增大。如果时间足够长，电容器充电达到饱和，那么电容器就相当于开路。 因此反射系数随时间变化。反射信号先下跌再上升到开路情形（相当于近于短路，凹下去，最终相当于开路）这个精确波形是由传输线特性阻抗、电容器电容量和信号上升时间决定。 * 5.13 容性终端负载的反射 下图给出了电容器分别为2pF、 5pF和10pF时，仿真得到的反射信号和传输信号的波形。 * 对于上升时间为0.5ns的信号，当传输线电路远端容性负载的电容量分别为 2pF、 5pF和10pF时，传输线上的反射信号和传输信号。 5.13 容性终端负载的反射 传输电压模式的长期效果就像是通过电阻向电容器充电。电容器对信号上升沿进行滤波，对接收端信号来说，它就相当于一个“时延累加器”。与RC电路充电方式非常相似，而RC电路