Cómo funcionan las resistencias de terminación; ¿Qué pasa si uso valores más bajos?

Una línea de transmisión se puede modelar como un conjunto infinito de condensadores e inductores (sin pérdida). Comienza a usar este modelo a medida que su línea eléctrica se vuelve lo suficientemente grande como para que no pueda pensar en la línea como una conexión instantánea.

Idea general

Primero, un circuito LC tendrá un anillo, y si de repente golpea un "abierto" en lugar de otro circuito LC, rebotará muy alto. Si tuviera que hacer un modelo con 10 inductores y 10 condensadores, esto ocurriría fácilmente. Cuando coloca la terminación en el extremo, está amortiguando la señal. Si tienes una resistencia perfectamente emparejada al final, tendrás un rebasamiento de 0, ya que la resistencia disipará su poder.

Terminación de la fuente

Si, en cambio, coloca una resistencia que coincida con la línea de transmisión en serie entre la fuente y la línea de transmisión, obtendrá una de las técnicas de terminación más efectivas. En este caso, la línea solo puede conducirse a la mitad de la tensión objetivo, pero la señal se desplaza por la línea y cuando llega a la apertura en el otro extremo (la mayoría de las entradas están casi abiertas con impedancias muy altas) rebota, se duplica , y le da un voltaje completo en el receptor. La señal luego viaja hacia atrás y, cuando llega a la fuente, termina en la resistencia.

Esto puede no estar claro al instante, sugeriría mucho "Diseño digital de alta velocidad: un manual de Black Magic", pero esto significa que su línea no maneja tan alto en un punto, y el ruido es una función de dV / dt. Esto solo termina el ruido en la línea en la fuente, lo que ayuda a una gran cantidad. Te sugeriría enfáticamente que rasgues mi manual favorito de magia negra.

Impedancia del trazado

La mayoría de las personas ha oído hablar de las ecuaciones simples de inductancia y capacitancia. La capacitancia sube con el área y baja con la distancia. La inductancia aumenta con el tamaño del bucle.

Si piensa en una traza sobre un plano del suelo, a medida que amplía la traza, el área aumenta pero la distancia no. Esto significa que su capacitancia aumenta mientras que su inductancia permanece igual. A medida que aumenta la distancia, su área debe aumentar mucho para mantener la misma impedancia.

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Solo haga coincidir su impedancia, agregue un poco de terminación e intente evitar las malas prácticas, como salvar una rotura en un plano de tierra (No hay rastros incrustados alrededor de estas líneas de señal). Espero que esto también haga que los efectos físicos sean un poco más claros.

¿Una terminación demasiado pequeña?

Realmente obtendrás reflexiones, pero en lugar de rebotar, rebotará hacia abajo. Una apertura duplicará su voltaje, todo se reflejará hacia atrás. Un short hace lo contrario, dándote voltaje cero. También aumenta considerablemente la absorción de energía de su conductor.

Imagina una línea de transmisión como un conjunto de pesos colgantes conectados por resortes. Si todo es uniforme, y uno le da un peso al extremo norte de la línea un breve empujón hacia el sur y lo regresa a su posición original, una onda muy agradable se propagará hacia el sur por la línea; la energía que se coloca en cada peso desde un lado se entregará perfectamente al otro, de modo que una vez que la ola haya pasado por un peso, ese peso quedará inmóvil en su posición original. Todo muy bien hasta que la ola llega al final de la línea.

En ese momento, una de las tres cosas generales pueden suceder:

1. Si el último peso en el lado sur se puede mover libremente sin nada conectado en su lado sur, aceptará energía de la segunda ola de la última ola, pero no tendrá nada contra lo que empujar. El empuje hacia el norte que no recibió desde el lado sur no anulará el empuje hacia el sur que recibió de su lado norte. El impulso no cancelado del peso hará que tire del peso hacia el norte y comience una ola que se propaga hacia el norte. Tenga en cuenta que si bien la onda norte-sur original fue una onda de compresión que dio lugar a olas que viajaron brevemente hacia el sur desde su punto de partida, la onda reflejada será una onda de tensión con olas que viajan hacia el sur.
2. Si el último peso en el lado sur tiene su resorte del lado sur unido a una pared inamovible, la pared empujará hacia atrás más fuerte que uno de los pesos normales. Este empuje más duro hará que el peso envíe una onda hacia el punto de partida; esta nueva ola será una onda de compresión como la original, pero hará que los pesos se desplacen brevemente al norte de su punto de inicio.
3. Si el resorte sur del peso más al sur está conectado a algo que ofrece la cantidad justa de resistencia, toda la energía de la onda se descargará en esa resistencia y no habrá reflexión.

El escenario donde el último peso tiene cierta resistencia, pero no la cantidad correcta, se comportará como una combinación de (1) y (3), o (2) y (3) arriba. El escenario para el que se dispara es el # 3.

Hacen coincidir la impedancia con la impedancia de la traza. Por eso no hay un reflejo. El hecho de que puedan hundir la corriente es solo un efecto secundario. Sus valores deben calcularse en función de la impedancia de la traza y la del receptor y el controlador. Diseño digital de alta velocidad de Johnson & Graham es el libro que recomiendo sobre este tema.

Múltiples resistencias de valor más pequeño atenuarán la señal demasiado. También puede ser más actual de lo que el controlador puede manejar.

El principio de las resistencias de terminación es hacer coincidir la impedancia de sus entradas con la impedancia de las trazas de su línea de transmisión (PCB) y su fuente. Normalmente, los pines de entrada tienen una alta impedancia de entrada, ya que son CMOS. Agregar un resistor de pequeño valor en paralelo con el pin de entrada de alta impedancia establecerá efectivamente la impedancia de entrada al resistor que usted agregó. Esto es útil, ya que la impedancia de salida suele ser bastante baja, y es fácil hacer una línea de transmisión de microcinta con baja impedancia.

El objetivo cuando se usa una resistencia de terminación es hacer que esté lo más cerca posible del pin de entrada. El uso de resistencias múltiples sería menos óptimo ya que la resistencia es menos como un elemento concentrado. La otra cosa es que debes saber tu impedancia objetivo. Tener una resistencia mayor o menor que su impedancia resultará en una falta de coincidencia, lo que provoca reflexiones.

No conozco del todo la mecánica, pero el propósito de la resistencia de terminación es hacer que parezca que la ruta de transmisión continúa para siempre. Cualquier cambio en la impedancia causará reflexiones, como conectores, daños en la ruta de transmisión o (obviamente) transición a una ruta con impedancia diferente.

Usando un resistor de valor más bajo (no estoy seguro de lo que quiere decir con múltiples resistores de valor más pequeño; si los coloca en cualquier configuración, obtendrá otra resistencia efectiva con peor rendimiento de HF a medida que se extiende) hará que sus controladores obtengan y obtengan mayores potencias de lo normal, lo que puede causar daños.

El coeficiente de reflexión sería negativo, por lo que la onda reflejada tendría un cambio de fase de 180 ° como resultado de Transición a un medio de menor impedancia.