Какова важность прекращения импеданса источника?

15

Учитывая схему как это:

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Какова важность R1? Можно предположить, что это должно сделать выходное сопротивление BUF1 равным сопротивлению линии передачи, но почему это важно? Что произойдет, если R1 опущен? Как то, что на другом конце влияет на это? Может быть, это согласованная нагрузка, открытая или короткая. Может быть, это линия электропередач с разрывами в ней.

transmission-line impedance-matching Фил Фрост
источник

Вы можете игнорировать эффекты Telegrapher R1, если проп. задержка составляет <5% времени нарастания при 2 см / нс или 0,5 нс / см проп. задержка. Тогда выходной сигнал - это просто делитель напряжения с нагрузкой на любой частоте, если вы не беспокоитесь о пульсации или фазовом сдвиге <1% или самой задержке пропеллера. В противном случае существует коэффициент отражения, который искажает форму волны, начиная с сигнала на шаговых волнах.

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

11

Идея состоит в том, что сигналы распространяются с конечной скоростью, то есть определенному сигналу требуется tвремя, чтобы добраться от одного конца линии передачи до другой линии. Кабель также имеет некоторую внутреннюю емкость / индуктивность на единицу длины, которая может быть аппроксимирована характеристическим сопротивлением (при условии без потерь):

Z_{0} = \sqrt{\frac{L}{C}}

$\begin{equation} Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}} \end{equation}$

V_{s} = V_{i n} \frac{Z_{0}}{R_{1} + Z_{0}}

$\begin{equation} V_s = V_{in} \frac{Z_0}{R_1 + Z_0} \end{equation}$

$V_s$

$R_1$ $Z_0$ $V_S = V_{in}$ ~2t

$R_1$ $V_S$ $V_{in}$

$R_1$ $V_S$

В последних 2 случаях целевое напряжение может отражаться выше / ниже определенного цифрового логического уровня несколько раз, поэтому приемник может получить ложные биты данных в результате. Это также может быть потенциально вредным для источника, поскольку отраженный сигнал может возрасти, вызывая чрезмерную нагрузку на источник.

$R_2$

$R_2 = Z_0$

$R_2$

$R_1 = Z_0$ $R_2 = Z_0$ $R_1 = R_2 = Z_0$

Я написал онлайн симулятор линии передачи, чтобы поиграть с ним, который демонстрирует завершение источника. Я нашел это полезным для визуализации этих волн распространения сигнала вдоль линии передачи. Выберите достаточно большой R2, и вы можете приблизиться к открытому, как у вас. Это только моделирует линии передачи без потерь, но обычно достаточно точно.

helloworld922
источник

хорошая симуляция +1

Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75

4

С точки зрения целостности сигнала (измеряемой по шаговой характеристике на стороне приемника) эти три конфигурации идентичны (Zsource - Zload):

1) 50 Ом - бесконечность (
оконечная нагрузка источника) 2) 0 Ом - 50 Ом (оконечная нагрузка)
3) 50 Ом - 50 Ом ( оконечная нагрузка на обоих концах)

Однако в 3-м варианте амплитуда уменьшается на 50%. Таким образом, с практической точки зрения следует избегать третьего варианта, если для этого нет веских причин.

Отказ от ответственности: это охватывает однопроводную идеальную двухточечную связь между источником и приемником. Если на пути есть перекресток, возможно, имеет смысл использовать двойное завершение - я об этом не думал.

Сергей Горбиков
источник

2

Хорошо, вот длинное, но слишком обобщенное описание того, что происходит ...

Сопротивление линии передачи (или трассировки) составляет 50 Ом, что означает, что когда сигнал проходит по кабелю, он выглядит как нагрузка 50 Ом для водителя. Когда он достигает конца трассы, он отражается назад и заставляет части трассы временно достигать гораздо более высокого / более низкого напряжения, чем должно. Мы называем это выбросом и недостатком.

При сопротивлении источника 50 Ом резистор плюс трасса 50 Ом образует делитель напряжения (деленный на 2). Непосредственно перед тем, как сигнал достигает конца, сигнал в этом месте составляет 50% необходимой амплитуды. Сразу после того, как сигнал достигает конца, отражение объединяется с исходным сигналом 50% и в результате получается идеальный сигнал с амплитудой 100%. Отражение возвращается к резистору источника, где оно поглощается.

Приемник, расположенный в самом конце трассы, будет видеть практически идеальный край сигнала. Но приемник в середине или рядом с резистором сначала увидит сигнал 50%, а затем сигнал 100%. Из-за этого завершение источника используется только тогда, когда имеется только один приемник, и этот приемник должен быть расположен в конце трассы.

Если резистор не соответствует сопротивлению провода / трассы / кабеля, то делитель напряжения не равен 50%, что приводит к несовершенному согласованию и отражению может вызвать проблемы.

источник

2

Использовать только завершение источника не очень хорошо, но довольно часто используют как завершение источника, так и завершение нагрузки, и просто начните с сигнала, который в два раза сильнее того, что должно быть получено на дальнем конце. Использование окончания источника и нагрузки позволит сигналу распространяться чисто, даже если есть участок линии передачи, где импеданс неправильный (например, при соединении двух кабелей). Если бы кто-то использовал только прекращение нагрузки, сигнал, отражающий это несовершенство, был бы повторно отражен в источнике и появлялся через некоторое время в нагрузке.

суперкат

2

R_{1} = 0 Ω

$R_1=0\Omega$

1

Я предполагаю, что здесь предполагается, что сопротивление нагрузки на другом конце линии очень велико, верно? Это было не совсем так в ситуациях, которые я имел в виду (вероятно, я представлял антенну в качестве нагрузки), но я думаю, что это норма в цифровых цепях. Я прав?

Фил Фрост

1

@DavidKessner: если есть одна нагрузка, и если можно разумно ожидать, что не будет несоответствий импеданса на линии между источником и нагрузкой, прекращение только для источника хорошо. Похоже, что в видео обычно используется сопротивление источника и сопротивления 75 Ом, хотя я видел, что устройства делают разные странные вещи таким образом, что некоторые комбинации работают вместе, а другие нет.

суперкат

1

@supercat Да, аналоговое видео по коаксиальному кабелю является наиболее распространенным, которое использует двойное завершение. Gigabit Ethernet также использует двойное оконечное соединение, но больше, потому что каждая пара проводов является двунаправленной. Современные интерфейсы, которые используют дифференциальную сигнализацию (HDMI, PCIe, SATA), используют оконечное завершение, но главным образом потому, что они используют сигнализацию текущего режима. Честно говоря, я не делал симуляции двойного завершения с несоответствиями, потому что кроме аналогового видео мне просто не нужно было. Я поиграюсь с этим и посмотрю, что произойдет.

1

R1 не важен при условии, что линия передачи завершена правильно. Я часто провожу такие линии и получаю достойный прием на дальнем конце линии передачи, но это должно быть правильно завершено.

Энди ака
источник

R1 - завершение, это называется исходное завершение. Но если у вас будет правильное окончание, тогда R1 ухудшит ситуацию. Если R1 = 50, и у вас есть оконечная нагрузка (50 Ом), весь ваш сигнал будет ослаблен на 50%, что не очень хорошо. Очевидно, что R1 важен.

Какова важность прекращения импеданса источника?

Ответы: