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電力試驗阻抗匹配的重要性以及方法

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    高壓試驗中對其測試結(jié)果的正確性起到重要作用的阻抗匹配,直接影響著測試的結(jié)果。阻抗匹配又是多樣性,合理的應(yīng)用需要衡量多個因素進行。在常見的常見的阻抗匹配方式有串聯(lián)終端匹配和并聯(lián)終端匹配兩種。

  (1)串聯(lián)終端匹配

  串聯(lián)終端匹配是在信號源端阻抗低于傳輸線特征阻抗的條件下,在信號的源端和傳輸線之間串接一個電阻,使源端的輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配,抑制從負(fù)載端反射回來的信號發(fā)生再次反射。串聯(lián)終端匹配后的信號傳輸具有以下特點:

  由于串聯(lián)匹配電阻的作用,驅(qū)動信號傳播時以其幅度的50%向負(fù)載端傳播;

  信號在負(fù)載端的反射系數(shù)接近+1,因此反射信號的幅度接近原始信號幅度的50%;

  反射信號與源端傳播的信號疊加,使負(fù)載端接受到的信號與原始信號的幅度近似相同;負(fù)載端反射信號向源端傳播,到達源端后被匹配電阻吸收;

  反射信號到達源端后,源端驅(qū)動電流降為0,直到下一次信號傳輸。

  相對并聯(lián)匹配來說,串聯(lián)匹配不要求信號驅(qū)動器具有很大的電流驅(qū)動能力。選擇串聯(lián)終端匹配電阻值的原則很簡單,就是要求匹配電阻值與驅(qū)動器的輸出阻抗之和與傳輸線的特征阻抗相等。理想的信號驅(qū)動器的輸出阻抗為零,實際的驅(qū)動器總是有比較小的輸出阻抗,而且在信號的電平發(fā)生變化時,輸出阻抗可能不同。

  串聯(lián)匹配是最常用的終端匹配方法。它的優(yōu)點是功耗小,不會給驅(qū)動器帶來額外的直流負(fù)載,也不會在信號和地之間引入額外的阻抗,而且只需要一個電阻元件。

 ?。?/strong>2)并聯(lián)終端匹配

  并聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點是在信號源端阻抗很小的情況下,通過增加并聯(lián)電阻使負(fù)載端輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配,達到消除負(fù)載端反射的目的。實現(xiàn)形式分為單電阻和雙電阻兩種形式。并聯(lián)終端匹配后的信號傳輸具有以下特點:

  驅(qū)動信號近似以滿幅度沿傳輸線傳播;

  所有的反射都被匹配電阻吸收;

  負(fù)載端接受到的信號幅度與源端發(fā)送的信號幅度近似相同。在實際的電路系統(tǒng)中,芯片的輸入阻抗很高,因此對單電阻形式來說,負(fù)載端的并聯(lián)電阻值必須與傳輸線的特征阻抗相近或相等。假定傳輸線的特征阻抗為50Ω,則R值為50Ω。如果信號的高電平為5V,則信號的靜態(tài)電流將達到100mA。由于典型的TTLCMOS電路的驅(qū)動能力很小,這種單電阻的并聯(lián)匹配方式很少出現(xiàn)在這些電路中。

  雙電阻形式的并聯(lián)匹配,也被稱作戴維南終端匹配,要求的電流驅(qū)動能力比單電阻形式小。這是因為兩電阻的并聯(lián)值與傳輸線的特征阻抗相匹配,每個電阻都比傳輸線的特征阻抗大。考慮到芯片的驅(qū)動能力,兩個電阻值的選擇必須遵循三個原則:a.兩電阻的并聯(lián)值與傳輸線的特征阻抗相等;b.與電源連接的電阻值不能太小,以免信號為低電平時驅(qū)動電流過大;c.與地連接的電阻值不能太小,以免信號為高電平時驅(qū)動電流過大。

  并聯(lián)終端匹配優(yōu)點是簡單易行,缺點是會帶來直流功耗。單電阻方式的直流功耗與信號的占空比緊密相關(guān),雙電阻方式則無論信號是高電平還是低電平都有直流功耗。因而不適用于電池供電系統(tǒng)等對功耗要求高的系統(tǒng)。另外,單電阻方式由于驅(qū)動能力問題在一般的TTL、CMOS系統(tǒng)中沒有應(yīng)用,而雙電阻方式需要兩個元件,這就對PCB的板面積提出了要求,因此不適合用于高密度印刷電路板。


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