¿Qué y por qué de la terminación?

Puede ser, una explicación más mecánica ayuda a comprender:

Imagina que tienes una cuerda larga, un extremo fijado a una pared y el otro extremo sujeto por ti. Con un movimiento corto hacia arriba, puede crear una ola que viaja a lo largo de la cuerda:

(de enlace )

Ahora, ¿por qué es así? Imagina que la cuerda consiste en muchas piezas pequeñas, cada una aplica una fuerza a la siguiente y, por lo tanto, encuentra una fuerza sobre sí misma de sus vecinos. Concentrémonos en las fuerzas verticales y digamos que la fuerza depende linealmente de la distancia vertical entre las piezas. Aquí hay una gráfica que muestra las fuerzas de los vecinos y la suma de esas fuerzas (es decir, la dirección y la fuerza de la aceleración). La ola debe moverse de izquierda a derecha:

Comopuedever,lapiezan°15encuentraunafuerzahaciaarribay,porlotanto,seacelerahaciaarriba.Piezano.14encuentralamismafuerzahaciaabajo,másunafuerzahaciaarribamásgrandedelapiezano13yasísucesivamente.

Finalmente,laspiezasenelbordeposterior(5,6,7)semuevenhaciaabajo,peroaceleranhaciaarriba,hastaquesedetienen.

¿Quésucedeenlapared?

La pieza 13 no puede moverse, y debido a la gran distancia vertical a la partícula no 12, no 12 encuentra una fuerza descendente muy fuerte. Se punza hacia abajo y, finalmente, se obtiene una onda que se mueve horizontalmente hacia atrás y se desplaza hacia usted.

¿Qué pasa si la cuerda no está fija en absoluto?

Imagen la cuerda se corta entre la pieza 12 y la 13. En la última figura, esto significa que no 12 encuentra la fuerza hacia arriba solamente. Finalmente, se elevará más alto que el máximo de la ola como la punta de un látigo, y generará una nueva ola invertida, no que viaja hacia atrás por la cuerda.

¿Qué pasa si tu amigo tiene el segundo extremo?

Por lo general, la ola solo es absorbida por tu amigo, como si la cuerda continuara detrás de él. Esto se debe a que no sostiene el extremo tan fijo como la pared, pero tampoco tan flojo como si no hubiera nada.

Tenga en cuenta que la velocidad de la onda depende de su peso y de la tensión. Esto se debe a que la tensión es el origen de las fuerzas que se describen aquí.

¿Qué tiene que ver con la electrónica?

Finalmente, la propagación de la señal es similar a la propagación de la onda en la cuerda. Si acortas el final de la línea de señal a GND, lo mantienes en un potencial fijo, como la pared, y el borde de una señal se reflejará con diferentes signos de amplitud. Si el extremo no está conectado a nada, los bordes de la señal se reflejarán con el mismo signo de amplitud. Puede evitar la reflexión conectando la señal a GND a través de una resistencia, como su amigo. Está claro que una resistencia demasiado alta es como una línea de señal abierta, y una resistencia demasiado baja es como un corto a GND, por lo que debe hacer coincidir la resistencia con el valor exacto donde simplemente absorbe la señal.

Finalmente, sal y prueba estas cosas con la cuerda. Puede ser, puedes pedirle a tu amigo que sujete la cuerda más apretada o suelta como de costumbre, pero naturalmente, las personas tienden a igualar la ... impedancia de la cuerda bastante bien.

EDIT:

Lo busqué ayer, pero no lo encontré. Aquí hay imágenes del alcance de un alcance conectado directamente a un generador de impulsos más un cable largo, robado de enlace :

Cortocircuito al final del cable, obtiene un reflejo volteado:

Parauncableabierto,obtienesunareflexiónvertical:

Con la terminación correcta, no hay reflexión. Sin embargo, la terminación es un poco demasiado fuerte, ya que todavía ves una pequeña caída hacia abajo.

Porcierto,lareflexiónllegadespuésdeaproximadamente20ns,asíque10nspordirección.Conunavelocidaddeluzdel75%,estosetraduceenunalongituddecabledeaproximadamente2,2m.

EDIT2:

Medivertímuchoescribiendounasimulación.Comoanteriormente,lacuerdasedivideenvariaspiezas,ylafuerzaverticalencadapiezasedeterminadesdesudistanciaverticalhastasusvecinosdirectos.Aquíestá:

Esto es lo que finalmente me ayudó a comprender la terminación y las reflexiones: suponga que tiene un cable coaxial realmente muy largo, con el extremo más alejado en corto. Si pones corriente a través de él, ¿cuál será el voltaje?

Debido a que el cable está cortocircuitado en el extremo lejano, se esperaría que el voltaje se mantuviera cerca de 0. Pero el extremo lejano está muy lejos, si el voltaje fuera de 0 voltios de inmediato, nos estaríamos comunicando más rápido que ¡ligero! En su lugar, la señal tiene que propagarse por el cable al corto, luego volver al extremo cercano de nuevo, antes de que veamos el corto en nuestro extremo. Esto es lo que es una reflexión.

¿Cómo se ve la señal en el tiempo antes de que llegue la reflexión? Bueno, el cable tiene una resistencia distinta de cero y una capacitancia distinta de cero: eléctricamente, es como una larga secuencia de inductores en serie y condensadores de derivación, y eso hará que se cargue desde nuestra fuente de corriente a medida que se propaga la señal. Eléctricamente, esto parece una resistencia, esto se llama impedancia característica. Una pieza infinitamente larga de cable coaxial de 50 ohmios se vería exactamente como una resistencia de 50 ohmios, eléctricamente. Una más corta parece una resistencia de 50 ohmios durante el período en que la señal se propaga por el cable.

En nuestro escenario imaginario, luego, al aplicar corriente a un cable largo con un corto al final, la forma de onda del voltaje se verá como un pico corto (con el voltaje igual a la intensidad * característica / impedancia) seguido de un retorno a (cercano) 0 voltios Si el otro extremo del cable fuera un circuito abierto, en su lugar, se vería como un pico corto seguido de un voltaje más alto (determinado por el voltaje máximo de nuestra fuente actual).

Supongamos que no queremos ninguna reflexión. Si terminamos el cable coaxial con una resistencia que tiene el mismo valor que la impedancia característica del cable, ¡estamos clasificados! El cable coaxial parece una resistencia de 50 ohmios mientras que la señal se está propagando, y aún parece una resistencia de 50 ohmios una vez que la propagación ha terminado, porque conectamos una en el extremo opuesto. Esta es la terminación.

La terminación es necesaria cuando trabaja con líneas de transmisión y señales (relativamente) de alta frecuencia. Las señales que viajan por las líneas de transmisión en realidad viajan como una onda electromagnética, y esta onda puede reflejarse por cualquier discontinuidad en la línea debido a cambios en la impedancia. Este efecto exacto es lo que hace que la luz se refleje en un charco de agua o en un vaso. La terminación se refiere a agregar una resistencia al final de una línea de transmisión para absorber la señal que se desplaza por la línea y evitar reflejos. La resistencia de terminación debe coincidir con la impedancia de línea para no crear una discontinuidad y las reflexiones resultantes.

Esto es extremadamente importante en los sistemas digitales de alta velocidad, ya que estas reflexiones pueden causar interferencias entre símbolos que resultan en errores de bits. Por cierto, Intel se encontró con este problema a medida que aumentaban la velocidad de sus CPU. Se vieron obligados a contratar a un gran número de ingenieros de RF para rediseñar sus placas base para que funcionen correctamente a altas velocidades.

Para la mayoría de las aplicaciones de RF, las líneas de transmisión generalmente terminan con una resistencia a tierra. Sin embargo, en aplicaciones digitales, a veces es beneficioso terminar la línea en un par de formas diferentes. Para algunos autobuses, se usa una tensión de terminación de 1/2 Vcc, de modo que las resistencias requeridas de la unidad tanto para el pull-up como para el pull-down sean simétricas, dando como resultado un mejor rendimiento. Esto es común para los buses de memoria de alta velocidad, incluyendo DDR2 y DDR3. Para líneas diferenciales, un estilo de terminación común es una resistencia que conecta directamente los dos conductores en lugar de resistencias individuales a tierra.

Las señales de CA que viajan a lo largo de un cable se reflejan en sus extremos. Esta señal reflejada se mezcla con la señal "real" y causa interferencia. La terminación usualmente significa poner una resistencia al final; esto hace que el extremo de la línea se comporte como una longitud infinita de cable (sin extremo, por lo que no hay reflexión).

El valor de la resistencia depende de la impedancia de la línea . Es por esto que hay un valor específico de resistencia de terminación que debe usarse para un tipo específico de línea o bus.