Cómo funcionan las resistencias de terminación; ¿Qué pasa si uso valores más bajos?

Una línea de transmisión se puede modelar como un conjunto infinito de capacitores e inductores (sin pérdidas). Comienza a usar este modelo a medida que su línea eléctrica se vuelve lo suficientemente grande como para que no pueda pensar en la línea como una conexión instantánea.

Idea general

Primero, un circuito LC tendrá un timbre, y si de repente golpea un "abierto" en lugar de otro circuito LC, rebotará muy alto. Si tuviera que hacer un modelo usando 10 inductores y 10 condensadores, esto sucedería fácilmente. Cuando coloca la terminación en el extremo, está amortiguando la señal. Si tiene una resistencia perfectamente combinada al final, tendrá un sobreimpulso de 0, ya que la resistencia disipará su potencia.

Terminación de origen

Si, en cambio, coloca una resistencia que coincida con la línea de transmisión en serie entre la fuente y la línea de transmisión, obtendrá una de las técnicas de terminación más efectivas. En este caso, la línea solo se puede conducir a la mitad del voltaje objetivo, pero la señal viaja por la línea y cuando golpea el abierto en el otro extremo (la mayoría de las entradas están casi abiertas con impedancias muy altas) rebota, duplicándose , y dándote un voltaje completo en el receptor. Luego, la señal viaja hacia atrás y, cuando llega a la fuente, termina en la resistencia.

Es posible que esto no quede claro al instante, sugeriría mucho "Diseño digital de alta velocidad: un manual de magia negra", pero esto significa que su línea no conduce tan alto en un punto, y el ruido es una función de dV/dt. Esto solo elimina el ruido en la línea en la fuente, lo que ayuda en gran medida. Te sugiero encarecidamente que rasgues mi manual favorito de magia negra.

Traza de impedancia

La mayoría de la gente ha oído hablar de las formas de ecuación simple de inductancia y capacitancia. La capacitancia aumenta con el área y disminuye con la distancia. La inductancia aumenta con el tamaño del bucle.

Si piensa en una traza sobre un plano de tierra, a medida que amplía la traza, el área aumenta pero la distancia no. Esto significa que su capacitancia aumenta mientras que su inductancia permanece igual. A medida que aumenta su distancia, su área debe aumentar mucho para mantener la misma impedancia.

Hay muchas calculadoras diferentes por ahí. Encontré uno al instante con una búsqueda en Google .

Simplemente haga coincidir su impedancia, agregue algo de terminación e intente evitar malas prácticas como puentear una ruptura en un plano de tierra (sin rastros incrustados alrededor de estas líneas de señal). Espero que esto también aclare un poco los efectos físicos.

¿Una terminación demasiado pequeña?

De hecho, obtendrá reflejos, pero en lugar de rebotar, rebotará hacia abajo. Una apertura duplicará su voltaje, todo se reflejará al revés. Un corto hace lo contrario, dándote voltaje cero. También aumenta en gran medida la absorción de energía de su controlador.

Imagine una línea de transmisión como un montón de pesos colgantes conectados por resortes. Si todo es uniforme, y uno le da a un peso en el extremo norte de la línea un breve empujón hacia el sur y lo devuelve a su posición original, una onda muy agradable se propagará hacia el sur por la línea; la energía que se pone en cada peso de un lado se entregará perfectamente al otro, de modo que una vez que la onda haya pasado por un peso, ese peso permanecerá inmóvil en su posición original. Todo muy bien hasta que la ola llega al final de la línea.

En ese momento, puede suceder una de tres cosas generales:

1. Si el último peso en el lado sur puede moverse libremente sin nada conectado en su lado sur, aceptará la energía de la penúltima ola, pero no tendrá nada contra lo que empujar. El empuje hacia el norte que no recibió del lado sur no cancelará el empuje hacia el sur que recibió del lado norte. El impulso no cancelado del peso hará que tire del peso hacia el norte hacia el sur y comience una onda que se propaga hacia el norte. Tenga en cuenta que mientras que la onda norte-sur original era una onda de compresión que resultó en ondas que viajaban brevemente hacia el sur desde su punto de partida, la onda reflejada será una onda de tensión con ondas que viajan hacia el sur.
2. Si el último peso en el lado sur tiene su resorte del lado sur unido a una pared inamovible, la pared empujará hacia atrás con más fuerza que uno de los pesos normales. Este empuje hacia atrás más fuerte hará que el peso envíe una onda hacia el punto de partida; esta nueva onda será una onda de compresión como la original, pero hará que los pesos se desplacen brevemente hacia el norte de su punto de inicio.
3. Si el resorte sur del peso más al sur está conectado a algo que ofrece la cantidad justa de resistencia, toda la energía de la ola se descargará en esa resistencia y no habrá reflejo.

El escenario donde el último peso tiene cierta resistencia, pero no la cantidad adecuada, se comportará como una combinación de (1) y (3), o (2) y (3) anteriores. El escenario para disparar es el #3.

Hacen coincidir la impedancia con la traza de impedancia. Por eso no hay reflejo. El hecho de que puedan hundir la corriente es solo un efecto secundario. Sus valores deben calcularse en función de la impedancia de traza y la del receptor y el controlador. High-Speed ​​Digital Design de Johnson & Graham es el libro que recomiendo sobre este tema.

Múltiples resistencias de menor valor atenuarán demasiado la señal. También puede ser más actual de lo que el controlador puede manejar.

El principio detrás de las resistencias de terminación es hacer coincidir la impedancia de sus entradas con la impedancia de sus trazas de línea de transmisión (PCB) y su fuente. Por lo general, los pines de entrada tienen una alta impedancia de entrada, ya que son CMOS. Agregar una resistencia de valor pequeño en paralelo con el pin de entrada de alta impedancia establecerá efectivamente la impedancia de entrada a la resistencia que agregó. Esto es útil porque la impedancia de salida suele ser bastante baja y es fácil hacer una línea de transmisión de microbanda con baja impedancia.

El objetivo al usar una resistencia de terminación es hacer que esté lo más cerca posible del pin de entrada. El uso de múltiples resistencias sería menos óptimo ya que la resistencia es menos como un elemento agrupado. La otra cosa es que debe conocer su impedancia objetivo. Tener una resistencia mayor o menor que su impedancia dará como resultado una falta de coincidencia, lo que provocará reflejos.

No conozco completamente la mecánica, pero el propósito de la resistencia de terminación es hacer que parezca que la ruta de transmisión continúa para siempre. Cualquier cambio en la impedancia provocará reflejos, como conectores, daños en la ruta de transmisión o (obviamente) transición a una ruta con diferente impedancia.

El uso de una resistencia de menor valor (no estoy seguro de lo que quiere decir con múltiples resistencias de menor valor; si las coloca en cualquier configuración, obtendrá otra resistencia efectiva con un peor rendimiento de HF a medida que se distribuye) hará que su los controladores generen y absorban potencias más altas de lo normal, lo que puede causar daños.

El coeficiente de reflexión sería negativo, por lo que la onda reflejada tendría un cambio de fase de 180° como resultado de la transición a un medio de menor impedancia.