¿Cómo usar las resistencias de terminación de entrada / salida en los filtros?

  

Estoy confundido acerca de la teoría: si la impedancia del dispositivo es muy alta (por ejemplo, en la región MΩ), ¿por qué colocar en serie una resistencia relativamente pequeña (20KΩ / 1MΩ) que debería detener las señales de retorno?

Las señales que se acercan a una conexión de alta impedancia son similares a olas que chocan contra una superficie dura. Ellos rebotarán, y regresarán en forma invertida (sonando). En electrónica, la onda devuelta puede tener un voltaje negativo y un tamaño lo suficientemente grande como para soplar los diodos de sujeción o incluso los controladores.

Una resistencia de terminación en serie fuente correctamente calculada colocada cerca del pasador evita muchos tipos de problemas con el "timbre" y la interferencia electromagnética. Si su fuente ya es de 75Ω y su terminación es Megs'n'Puffs, intente esto:

• asegúrese de que la traza de su PCB también sea de 75Ω. Es probable que necesite cambiar el ancho y el largo, y tenga en cuenta que cambia con el grosor del sustrato y la capa en la que se encuentra.
• Coloque una resistencia de 66Ω en R2 lo más cerca posible del pin.
• deja todo lo demás fuera.

De esta manera, las tres piezas son la misma impedancia, nada debería reflejar. Cada vez que la resistencia de la línea cambia, obtendrás un poco de reflexión. Si lo hace bien, puede hacerlo desde el alcance que se encuentra debajo, donde hay 1V de debajo del alcance:

Aesto,agregandounaresistenciadetamañoadecuado:

Para obtener el mejor resultado, deberás cargar en un simulador como lineSim (Hyperlynx by mentor) y verificar.

Mi sensación sería que en los ejemplos anteriores que has dado, puedes prescindir del R1 por completo y hacer R2 66Ω, colocar el filtro más cerca de un extremo y hacer coincidir tu impedancia de traza 75Ω.

Los bits que te confunden son todos debido a lo que probablemente será algo sorprendente de aprender sobre cómo viajan las señales eléctricas. El término técnico es teoría de la línea de transmisión , y el enlace lo lleva a wikipedia. Pero quédate conmigo por un momento, porque no es difícil. De hecho, creo que es incluso más fácil de lo que parecen las respuestas anteriores.

Todos nuestros componentes electrónicos, incluso cables simples, tienen componentes parásitos. Cualquier cable (cuando se ve junto con tierra o cualquiera que sea su ruta de retorno) también tendrá inductancia y capacitancia. Bueno, y resistencia, pero eso es a menudo insignificante, mientras que sorprendentemente el resto a menudo no lo es. Una señal verá la combinación de estos parásitos como una impedancia característica: es como si hubiera una resistencia. Pero no es uno de los ohmicos, y para enfatizar que se usa el término impedancia más general.

Si desea involucrarse más, puede caracterizar una impedancia precisamente combinándola con la diferencia de fase entre la corriente y el voltaje. Pero eso no es realmente necesario para entender la idea; todo lo que necesitamos es que será de + 90 ° o -90 ° si todo (bueno, su línea de transmisión, para que suene académico) no disipa energía, es decir, si hay una resistencia óhmica real insignificante.

Para evitar que este sistema resuene, lo que aparecería como una señal que primero se desplaza hacia delante y luego hacia atrás (como "reflexión"), debemos amortiguarlo. La amortiguación perfecta requiere que disipe toda la energía recibida al final. Esto ocurre si proporciona una resistencia óhmica al final de la línea de transmisión, y solo si esta resistencia coincide con su impedancia.

¿Esto sucede en tus circuitos de ejemplo? Asumiré que el filtro (R1, L1, L2, C1) está diseñado para no cambiar (transformar) la impedancia de la línea, o para ajustarlo a 60 Ohm, el siguiente es el caso. Pero tenga en cuenta que esto es una gran simplificación, ya que puede ver al instante el hecho de que existe una resistencia óhmica (R1).

En el diagrama superior, la resistencia óhmica es de 60 ohmios paralela a la resistencia de entrada de su IC, o solo un poquito por debajo de 60 ohmios. Esto es prácticamente una coincidencia de impedancia perfecta, y debería eliminar o al menos reducir en gran medida cualquier señal de "retorno" reflejada que pueda observar.

Pero ahora echemos un vistazo a su circuito inferior. La resistencia de terminación es de 20 kOhm en serie con la resistencia de entrada de su IC. Eso es probablemente más que un Megaohm en total. Supongo que después de esta explicación, ¿ya no estás terriblemente sorprendido de que suceda alguna resonancia? El único lugar donde la energía para viajar está de vuelta, de modo que los observa como lo que llamaron "señales de retorno".

Entonces, la respuesta general para un filtro como el tuyo que parece que se supone que es una terminación a la vez es amortiguarlo críticamente.

Solo puedo responder a la mitad de tu pregunta: -

  

¿Qué pasa con el PCB? En PCB no tenemos líneas coaxiales. Deberíamos necesitar   ellos?

En ambos casos, cuando un circuito está alimentando una señal a otro circuito en la misma PCB dentro de unos pocos centímetros en las frecuencias hasta los 100s bajos de megahertz, R1 es controlar la Q de L1 resonando con el C1. Esto se podría hacer para dar forma al filtro para tener una joroba distintiva en la banda de paso (tal vez para contrarrestar alguna otra deficiencia espectral en otro lugar) o se podría hacer para controlar la banda de paso para maximizar su planitud.

En el mismo PCB, es poco probable que sea para igualar las impedancias de línea entre los chips en los 100s bajos de megahertz o menos.

La parte que no puedo responder haré como comentario a tu pregunta.

  

Estoy confundido acerca de la teoría: si la impedancia del dispositivo es muy alta (por ejemplo, en la región MΩ), ¿por qué poner una resistencia relativamente pequeña (20KΩ / 1MΩ) en serie con la que debería detener las señales de retorno?

Analice el circuito como su reflexión lo vería en superposición. Abre tu entrada y resuelve el voltaje allí. Haz de tu FPGA la fuente de la onda reflejada. Verás que hay un paso bajo fuerte con R2 y C1. Esto atenuará una gran parte de la energía reflejada, pero habrá un reflejo más pequeño en R2 debido a la coincidencia allí.

Creo que, una vez que se hayan solucionado los otros problemas con el diseño, encontrará que el mejor esquema de terminación es el que se diseñó:

alimente el filtro desde R1 = 50 ohmios, incluida la impedancia de salida de lo que lo impulsa;

termina en R2 = 50 ohmios entre la salida del filtro y la GND, justo al lado del destino (pin FPGA)

En cuanto a la pregunta sobre la topología del filtro: tanto Cauer como Chebyshev tienen una ondulación en banda, y es tan alta (o baja) como la diseñó (si construyó el filtro con precisión para el diseño). Es más fácil reducir la ondulación en el Chebyshev pero al precio de que el rechazo fuera de banda es más pobre. (Cauer es probablemente la mejor opción)