Estoy un poco confundido sobre la coincidencia de impedancia cuando se trata de E/S digitales de alta velocidad. Me gustaría compartir algunas perspectivas con la esperanza de aclarar algunas cosas.
Consideremos una salida digital con una impedancia conocida Zt=50 Ohm. Si la línea de transmisión (traza de PCB) está diseñada con Z0 = 50 Ohm, entonces no hay fenómenos de timbre/reflexión, además del esperado.
Ahora, digamos que Z0=80 ohm. En ese caso se coloca en la traza una serie R de 30 Ohm, y aquí empieza mi confusión. ¿Qué sucede exactamente? Al leer el material, obtuve dos perspectivas, de las cuales una es incorrecta o ambas son incorrectas y me he perdido por completo los puntos.
Pero entonces, me pregunto, ¿por qué los 30 ohmios se suman a Zt y mitigan el problema, y no suman Z0 y amplifican aún más el problema? ¿Cuál es la diferencia de tener una traza con Z0=110 ohmios y una traza con Z0=80 ohmios más una resistencia en serie de 30 ohmios? Además, con esa lógica, la serie R debe colocarse lo más cerca posible del pin de salida, mientras que he visto diseños que lo colocan en el medio o incluso al final de la traza, al lado del pin de entrada.
En esa perspectiva, la R puede colocarse en cualquier lugar de la traza. Además, esencialmente intercambias entre el tiempo de subida y la duración máxima. Entonces, si tiene un reloj, digamos, con una frecuencia de 200 MHz (período de 5 ns) y un tiempo de subida de 1 ns, entonces podría tener un impacto en los tiempos de configuración y espera: ahora hay menos tiempo de ancho de pulso debido a la mayor subida tiempo, mientras que en una traza de impedancia correctamente adaptada se podría usar el tiempo adicional y el diseño general estaría limitado solo por la velocidad de propagación del material de PCB. Además, si ese es el caso, entonces se podría colocar una serie R en función de la longitud máxima que se desea lograr: si, por ejemplo, Zt = 50 Ohm, Z0 = 80 Ohm y el tiempo de subida es 1 ns, en ese caso longitud máxima es de ~4,5 cm, entonces si la traza es de 4,9 cm, un R = 30 ohmios es más que suficiente, por lo que podría reducirse a 10 ohmios, conservando así algo de tiempo de ancho de pulso.
Para resumir, mi pregunta esencialmente se reduce a esto:
Cuando estoy colocando una serie R, ¿estoy haciendo una coincidencia de impedancia, estoy haciendo un aumento del tiempo de subida o he entendido todo completamente mal?
Al aplicar un R de 30 ohmios, entonces hay una terminación correcta porque Ztt = Zt+ 30 = 80 ohmios, que coincide con la impedancia de traza.
...
¿Por qué los 30 ohmios se suman a Zt y mitigan el problema, y no suman Z0 y amplifican aún más el problema? ¿Cuál es la diferencia de tener una traza con Z0=110 ohmios y una traza con Z0=80 ohmios más una resistencia en serie de 30 ohmios?
Esto se denomina "terminación de la serie fuente". Permite un reflejo debido a la falta de coincidencia en el extremo de carga de la línea, pero no hay reflejos múltiples porque cuando el reflejo regresa al extremo de la fuente, ve una terminación coincidente para que se absorba completamente en la fuente (la fuente misma y la resistencia de terminación en serie añadida).
Esto se hace a menudo cuando la fuente es un controlador digital con baja impedancia de salida. En ese caso, el valor de la resistencia de terminación será aproximadamente igual o un poco menor que la línea de transmisión. .
Al aplicar un R de 30 ohmios, limita la corriente de salida, aumentando así el tiempo de subida, lo que a su vez aumenta la longitud máxima del conductor antes de que los fenómenos de alta velocidad no deseados afecten a la línea.
...
En esa perspectiva, la R puede colocarse en cualquier lugar de la traza.
Aún debe colocar la resistencia cerca de la fuente. Si coloca la resistencia en el medio de la traza, tendrá varios conjuntos de reflejos múltiples en diferentes partes de la línea (antes y después de la resistencia). Podría hacer un análisis cuidadoso y posiblemente encontrar un valor de resistencia ideal para este escenario que produzca reflejos aceptables, pero sería más fácil colocar la resistencia cerca de la fuente.
Entonces, si tiene un reloj, digamos, con una frecuencia de 200 MHz (período de 5 ns) y un tiempo de subida de 1 ns, entonces podría tener un impacto en los tiempos de configuración y espera: ahora hay menos tiempo de ancho de pulso debido a la mayor subida tiempo, mientras que en una traza de impedancia correctamente adaptada se podría usar el tiempo adicional y el diseño general estaría limitado solo por la velocidad de propagación del material de PCB.
Estás en lo correcto. Ambas soluciones (terminación de la serie de origen o restricción del tiempo de subida) son las segundas mejores soluciones en comparación con el uso de un seguimiento con emparejamiento. .
Cuando estoy colocando una serie R, ¿estoy haciendo una coincidencia de impedancia, estoy haciendo un aumento del tiempo de subida o he entendido todo completamente mal?
Estás haciendo una coincidencia de impedancia (más o menos).
Pensar en ello como un aumento del tiempo de subida es un análisis aproximado que será lo suficientemente preciso para la mayoría de los diseños si la longitud del trazo no es demasiado larga. (Digamos, para los casos en que , dónde es la longitud de onda característica asociada con los tiempos de subida y bajada de la señal)
Tony Estuardo EE75