高速傳輸接口串聯(lián)小電阻(過沖問題)

1、阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。我們先從直流電壓源驅(qū)動一個負載入手。由于實際的電壓源，總是有內(nèi)阻的（請參看輸出阻抗一問），我們可以把一個實際電壓源，等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯(lián)的模型。假設(shè)負載電阻為R，電源電動勢為U，內(nèi)阻為r，那么我們可以計算出流過電阻R的電流為：I=U(Rr)，可以看出，負載電阻R越小，則輸出電流越大。負載R上的電壓為：Uo=IR=U[1(rR

2、)]，可以看出，負載電阻R越大，則輸出電壓Uo越高。再來計算一下電阻R消耗的功率為：P=I2R=[U(Rr)]2R=U2R(R22Rrr2)=U2R[(Rr)24Rr]=U2[(Rr)2R]4r對于一個給定的信號源，其內(nèi)阻r是固定的，而負載電阻R則是由我們來選擇的。注意式中[(Rr)2R]，當R=r時，[(Rr)2R]可取得最小值0，這時負載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U2(4r)。即，當負載電阻跟信號源內(nèi)阻相等時，負載可獲得最

3、大輸出功率，這就是我們常說的阻抗匹配之一。對于純電阻電路，此結(jié)論同樣適用于低頻電路及高頻電路。當交流電路中含有容性或感性阻抗時，結(jié)論有所改變，就是需要信號源與負載阻抗的的實部相等，虛部互為相反數(shù)，這叫做共扼匹配。在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線的匹配問題，只考慮信號源跟負載之間的情況，因為低頻信號的波長相對于傳輸線來說很長，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這么理解：因為線短，即使反射回來，跟原信號還是一樣的）。從以上分析

4、我們可以得出結(jié)論：如果我們需要輸出電流大，則選擇小的負載R；如果我們需要輸出電壓大，則選擇大的負載R；如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號源內(nèi)阻匹配的電阻R。有時阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設(shè)計的，如果負載條件改變了，則可能達不到原來的性能，這時我們也會叫做阻抗失配。在高頻電路中，我們還必須考慮反射的問題。當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信

5、號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻還是用以前的力打上去，你的手可能就會受不了了——這就是負載過重的情況，會產(chǎn)生很大的反彈力。相反，如果我把里面換成了很輕很輕的東西，你一出拳，則可能會撲空，手也可能會受不了——這就是負載過輕的情況。另一個例子，不知道大家有沒有過這樣的經(jīng)歷：就是看不清樓梯時上下樓梯，當你以為還有樓梯時，就會出現(xiàn)“負載不匹配”這樣的感覺了。當然，也許這樣的例子不太恰當，但我們可以拿它來理解負載不匹配時的反射情況。這

6、個電阻有兩個作用，第一是阻抗匹配。因為信號源的阻抗很低，跟信號線之間阻抗不匹配（關(guān)于阻抗匹配，請參看“如何理解阻抗匹配一問”user12198archives200611024.html），串上一個電阻后，可改善匹配情況，以減少反射，避免振蕩等。第二是可以減少信號邊沿的陡峭程度，從而減少高頻噪聲以及過沖等。因為串聯(lián)的電阻，跟信號線的分布電容以及負載的輸入電容等形成一個RC電路，這樣就會降低信號邊沿的陡峭程度。大家知道，如果一個信號的邊沿

7、非常陡峭，含有大量的高頻成分，將會輻射干擾，另外，也容易產(chǎn)生過沖。通常，在高速信號線中才考慮使用這樣的電阻。在低頻情況下，一般是直接連接高速數(shù)字電路中，經(jīng)?？吹皆趦蓚€芯片的引腳之間串連一個電阻，是為了避免高速數(shù)字電路中，經(jīng)?？吹皆趦蓚€芯片的引腳之間串連一個電阻，是為了避免信號產(chǎn)生振鈴（即信號的上升或下降沿附近的跳動）。信號產(chǎn)生振鈴（即信號的上升或下降沿附近的跳動）。原理是該電阻消耗了振鈴功率，也可以認為它降低了傳輸線路的原理是該電阻消耗

8、了振鈴功率，也可以認為它降低了傳輸線路的Q值。值。通常在數(shù)字電路設(shè)計中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：通常在數(shù)字電路設(shè)計中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：1、實際、實際的印制板上連線的阻抗受到面積等設(shè)計方面的限制；的印制板上連線的阻抗受到面積等設(shè)計方面的限制；2、數(shù)字電路的輸入阻抗和、數(shù)字電路的輸入阻抗和輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個非線性的東西。實際設(shè)計時，輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個非線

9、性的東西。實際設(shè)計時，我們常用我們常用22到33歐姆的歐姆的電阻，實踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制阻，實踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時，也使得信號延時增加振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時，也使得信號延時增加，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場合。頻率過低無此必要，而頻率，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場合。頻率過低無此必要，而頻率過高則此法的延時會

10、嚴重影響信號傳輸。另外，該電阻也往往只用在對信號完過高則此法的延時會嚴重影響信號傳輸。另外，該電阻也往往只用在對信號完整性要求比較高的信號線上，例如讀寫線等，而對于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，整性要求比較高的信號線上，例如讀寫線等，而對于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，由于芯片設(shè)計總有一個穩(wěn)定時間和保持時間，所以即使有點振鈴，只要真正發(fā)由于芯片設(shè)計總有一個穩(wěn)定時間和保持時間，所以即使有點振鈴，只要真正發(fā)生讀寫的時刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。生讀寫的

11、時刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。關(guān)于RS232RS485轉(zhuǎn)換器，是老生長談，收索了一些資料和貼子，感覺有一些問題，其實不是什么高科技，本人最后耐心的做了幾款，總結(jié)如下：1、一是供電的問題，也牽涉到有源和無源的問題。先說無源的，用谷歌圖片搜索，大部分原理圖雷同，不適用，因為直接從串口取的是正極性電壓，主要來自DTR、RTS兩根線，但是對的軟件來說，打開并使用串口時并不設(shè)置這兩跟線，也就是說，這兩根線默認為負極性電壓輸出，無法使用。這些圖

12、片熱火朝天的有圖有真相，其實只能局限于自己的串口調(diào)試程序。另外，如果應(yīng)用電路只用RXD，TXD，GND，這三根線的話，正極性取點電路根本就沒法加電，而實際這種情況不少。再說有源和無源的區(qū)別問題，看了有些貼子說，有源的防雷能力或防止電脈沖能力一定比無源的強，我不知這是什么理論。據(jù)我的理解，防雷保護的關(guān)鍵是減弱來自485線路的電荷沖擊，或者說減弱RS485端的電荷向RS232端的電荷對電路敏感器件如（MAX485）的沖擊。MAX485有兩根