高速傳輸接口串聯(lián)小電阻(過沖問題)

1、阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。我們先從直流電壓源驅(qū)動(dòng)一個(gè)負(fù)載入手。由于實(shí)際的電壓源，總是有內(nèi)阻的（請(qǐng)參看輸出阻抗一問），我們可以把一個(gè)實(shí)際電壓源，等效成一個(gè)理想的電壓源跟一個(gè)電阻r串聯(lián)的模型。假設(shè)負(fù)載電阻為R，電源電動(dòng)勢(shì)為U，內(nèi)阻為r，那么我們可以計(jì)算出流過電阻R的電流為：I=U(Rr)，可以看出，負(fù)載電阻R越小，則輸出電流越大。負(fù)載R上的電壓為：Uo=IR=U[1(rR

2、)]，可以看出，負(fù)載電阻R越大，則輸出電壓Uo越高。再來計(jì)算一下電阻R消耗的功率為：P=I2R=[U(Rr)]2R=U2R(R22Rrr2)=U2R[(Rr)24Rr]=U2[(Rr)2R]4r對(duì)于一個(gè)給定的信號(hào)源，其內(nèi)阻r是固定的，而負(fù)載電阻R則是由我們來選擇的。注意式中[(Rr)2R]，當(dāng)R=r時(shí)，[(Rr)2R]可取得最小值0，這時(shí)負(fù)載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U2(4r)。即，當(dāng)負(fù)載電阻跟信號(hào)源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載可獲得最

3、大輸出功率，這就是我們常說的阻抗匹配之一。對(duì)于純電阻電路，此結(jié)論同樣適用于低頻電路及高頻電路。當(dāng)交流電路中含有容性或感性阻抗時(shí)，結(jié)論有所改變，就是需要信號(hào)源與負(fù)載阻抗的的實(shí)部相等，虛部互為相反數(shù)，這叫做共扼匹配。在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線的匹配問題，只考慮信號(hào)源跟負(fù)載之間的情況，因?yàn)榈皖l信號(hào)的波長(zhǎng)相對(duì)于傳輸線來說很長(zhǎng)，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這么理解：因?yàn)榫€短，即使反射回來，跟原信號(hào)還是一樣的）。從以上分析

4、我們可以得出結(jié)論：如果我們需要輸出電流大，則選擇小的負(fù)載R；如果我們需要輸出電壓大，則選擇大的負(fù)載R；如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號(hào)源內(nèi)阻匹配的電阻R。有時(shí)阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負(fù)載條件下設(shè)計(jì)的，如果負(fù)載條件改變了，則可能達(dá)不到原來的性能，這時(shí)我們也會(huì)叫做阻抗失配。在高頻電路中，我們還必須考慮反射的問題。當(dāng)信號(hào)的頻率很高時(shí)，則信號(hào)的波長(zhǎng)就很短，當(dāng)波長(zhǎng)短得跟傳輸線長(zhǎng)度可以比擬時(shí)，反射信號(hào)疊加在原信

5、號(hào)上將會(huì)改變?cè)盘?hào)的形狀。如果傳輸線的特征阻還是用以前的力打上去，你的手可能就會(huì)受不了了——這就是負(fù)載過重的情況，會(huì)產(chǎn)生很大的反彈力。相反，如果我把里面換成了很輕很輕的東西，你一出拳，則可能會(huì)撲空，手也可能會(huì)受不了——這就是負(fù)載過輕的情況。另一個(gè)例子，不知道大家有沒有過這樣的經(jīng)歷：就是看不清樓梯時(shí)上下樓梯，當(dāng)你以為還有樓梯時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“負(fù)載不匹配”這樣的感覺了。當(dāng)然，也許這樣的例子不太恰當(dāng)，但我們可以拿它來理解負(fù)載不匹配時(shí)的反射情況。這

6、個(gè)電阻有兩個(gè)作用，第一是阻抗匹配。因?yàn)樾盘?hào)源的阻抗很低，跟信號(hào)線之間阻抗不匹配（關(guān)于阻抗匹配，請(qǐng)參看“如何理解阻抗匹配一問”user12198archives200611024.html），串上一個(gè)電阻后，可改善匹配情況，以減少反射，避免振蕩等。第二是可以減少信號(hào)邊沿的陡峭程度，從而減少高頻噪聲以及過沖等。因?yàn)榇?lián)的電阻，跟信號(hào)線的分布電容以及負(fù)載的輸入電容等形成一個(gè)RC電路，這樣就會(huì)降低信號(hào)邊沿的陡峭程度。大家知道，如果一個(gè)信號(hào)的邊沿

7、非常陡峭，含有大量的高頻成分，將會(huì)輻射干擾，另外，也容易產(chǎn)生過沖。通常，在高速信號(hào)線中才考慮使用這樣的電阻。在低頻情況下，一般是直接連接高速數(shù)字電路中，經(jīng)?？吹皆趦蓚€(gè)芯片的引腳之間串連一個(gè)電阻，是為了避免高速數(shù)字電路中，經(jīng)?？吹皆趦蓚€(gè)芯片的引腳之間串連一個(gè)電阻，是為了避免信號(hào)產(chǎn)生振鈴（即信號(hào)的上升或下降沿附近的跳動(dòng)）。信號(hào)產(chǎn)生振鈴（即信號(hào)的上升或下降沿附近的跳動(dòng)）。原理是該電阻消耗了振鈴功率，也可以認(rèn)為它降低了傳輸線路的原理是該電阻消耗

8、了振鈴功率，也可以認(rèn)為它降低了傳輸線路的Q值。值。通常在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：通常在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：1、實(shí)際、實(shí)際的印制板上連線的阻抗受到面積等設(shè)計(jì)方面的限制；的印制板上連線的阻抗受到面積等設(shè)計(jì)方面的限制；2、數(shù)字電路的輸入阻抗和、數(shù)字電路的輸入阻抗和輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個(gè)非線性的東西。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個(gè)非線

9、性的東西。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，我們常用我們常用22到33歐姆的歐姆的電阻，實(shí)踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制阻，實(shí)踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時(shí)，也使得信號(hào)延時(shí)增加振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時(shí)，也使得信號(hào)延時(shí)增加，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場(chǎng)合。頻率過低無此必要，而頻率，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場(chǎng)合。頻率過低無此必要，而頻率過高則此法的延時(shí)會(huì)

10、嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸。另外，該電阻也往往只用在對(duì)信號(hào)完過高則此法的延時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸。另外，該電阻也往往只用在對(duì)信號(hào)完整性要求比較高的信號(hào)線上，例如讀寫線等，而對(duì)于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，整性要求比較高的信號(hào)線上，例如讀寫線等，而對(duì)于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，由于芯片設(shè)計(jì)總有一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間和保持時(shí)間，所以即使有點(diǎn)振鈴，只要真正發(fā)由于芯片設(shè)計(jì)總有一個(gè)穩(wěn)定時(shí)間和保持時(shí)間，所以即使有點(diǎn)振鈴，只要真正發(fā)生讀寫的時(shí)刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。生讀寫的

11、時(shí)刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。關(guān)于RS232RS485轉(zhuǎn)換器，是老生長(zhǎng)談，收索了一些資料和貼子，感覺有一些問題，其實(shí)不是什么高科技，本人最后耐心的做了幾款，總結(jié)如下：1、一是供電的問題，也牽涉到有源和無源的問題。先說無源的，用谷歌圖片搜索，大部分原理圖雷同，不適用，因?yàn)橹苯訌拇谌〉氖钦龢O性電壓，主要來自DTR、RTS兩根線，但是對(duì)的軟件來說，打開并使用串口時(shí)并不設(shè)置這兩跟線，也就是說，這兩根線默認(rèn)為負(fù)極性電壓輸出，無法使用。這些圖

12、片熱火朝天的有圖有真相，其實(shí)只能局限于自己的串口調(diào)試程序。另外，如果應(yīng)用電路只用RXD，TXD，GND，這三根線的話，正極性取點(diǎn)電路根本就沒法加電，而實(shí)際這種情況不少。再說有源和無源的區(qū)別問題，看了有些貼子說，有源的防雷能力或防止電脈沖能力一定比無源的強(qiáng)，我不知這是什么理論。據(jù)我的理解，防雷保護(hù)的關(guān)鍵是減弱來自485線路的電荷沖擊，或者說減弱RS485端的電荷向RS232端的電荷對(duì)電路敏感器件如（MAX485）的沖擊。MAX485有兩根