Рано или поздно в руки любителей, начинавших с Ардуино, попадают куда более быстрые устройства. Накинув щупы осциллографа на навесные провода, они обнаруживают, что сигнал, который задумывался, как голубая линия на заглавной картинке на деле выглядит, как жёлтая. В поисках решения проблемы они приходят к весьма многогранной области знаний под названием «Целостность сигналов». И если такие её аспекты, как питание и возвратные токи относительно просты для понимания, то согласование импедансов содержит ряд контринтуитивных положений. В процессе освоения данной темы мне показалось, что материалы по ней разделены на три не слишком хорошо связанных блока:
1) теория с формулами и отсылками к 2 курсу ВУЗа
2) гипертрофированные примеры на симуляторах
3) применение на практике (с эмпирическими суевериями)
Данная статья является попыткой начать с конца. Я возьму работающую схему, выполненную в текстолите. Затем постараюсь ухудшить её характеристики так, чтобы рассогласование линий стало причиной сбоев в работе или хотя бы стало заметно на осциллографе. А затем постараюсь устранить возникшие проблемы.
Для начала обсудим стенд.
В качестве приёмника сигнала будет использован осциллограф MSOX4154A, любезно предоставленный московским подразделением Keysight – большое спасибо Павлу Логинову!
Источником сигналов будет микросхема ПЛИС 5M80ZE64C5N серии MAX-V (потому, что имелась у меня в наличии).
Линиями передачи выступят:
три кабеля RG-174 длинной 200см, 60см и 20см (волновое сопротивление — 50 Ом)
одна витая пара из кабеля UTP-5e длинной 200см, один из проводников будет землёй, второй — сигнальной линией (волновое сопротивление — 100 Ом)
две копланарных линии (то есть дорожка расположена на верхнем слое платы, а по бокам и снизу от неё — земляные полигоны) на плате длинной по 40см (волновое сопротивление одной дорожки — 50 Ом, другой — 92 Ом). Длина линий на плате была выбрана исходя из габаритов материнской платы стандарта ATX —305х244мм, диагональ которой почти 40 см.
Я постараюсь обойти стороной вопрос что такое волновое сопротивление. И поменьше писать это словосочетание. Будем считать, что это некоторая характеристика линии передачи. Отмечу лишь, что она не зависит от длины линии.
Итак, зададим на выходе ПЛИСа прямоугольные импульсы амплитудой 3,3В LVTTL, частотой 1МГц и заполнением 50/50. И соединим 20-сантиметровым кабелем этот выход с осциллографом. А входной импеданс осциллографа выберем равным 1МОм, хотя он по умолчанию и так устанавливается осциллографом на эту величину.
Вроде бы красивые, ровные импульсы, с небольшими всплесками сразу после фронтов. Возьмем кабель подлиннее — на 60 сантиметров.
Можно заметить, что всплески несколько растянулись по времени. Возьмем теперь двухметровый кабель!
Всплески растянулись ещё сильнее и приобрели слегка «уквадраченную» форму. Попробуем переключить вход осциллографа на 50 Ом.
Всплески исчезли, но амплитуда упала до 2,27 вольт.
Заметим, что амплитуда и число всплесков при входе 1МОм для всех трёх кабелей одинакова. Помешают ли данные всплески передаче данных? Для стандарта LVTTL входное напряжение логической единицы начинается от 2,0 вольт и выше (по документации на 5M80ZE64C5N — от 1,7 вольт). А входное напряжение логического нуля — от 0,8 вольт и ниже.
Самая крупная просадка, идущая за восходящим фронтом, проваливает напряжение до 2,65 вольт, а самый крупный всплеск, идущий за нисходящим — приподнимает его до 0,6 вольт. Следовательно, если всё остальное в устройстве сделано идеально, то такое рассогласование само по себе не способно вызвать сбой.
Максимальный выходной ток с выводов ПЛИСа является конфигурируемой величиной. Правда, его значение можно выбрать всего из двух вариантов (8мА и 16мА). И по умолчанию среда разработки ПЛИСа выставляет этот ток на максимум. В порядке эксперимента, возможно выдавать сигнал синхронно с двух соседних выводов в одну линию, получая таким образом 32мА. Тогда для двухметрового кабеля осциллограмма будет следующей:
Как видно, длительность каждого всплеска осталась прежней, но возросло их число и амплитуда. На последней осциллограмме самая крупная просадка доходит до 1,85 вольт, а самый крупный всплеск — до 1,5 вольт.
Однако, следует заметить, что во входных буферах большинства цифровых микросхем устанавливаются триггеры Шмитта — специальные блоки с двумя пороговыми уровнями срабатывания. Если превышен верхний порог, то триггер переключается в лог.1. Если затем входное напряжение падает ниже верхнего порога, но не достигает нижнего, то триггер останется в лог.1. И переключится в лог.0 только тогда, когда напряжение станет меньше нижнего порога. Если данные уровни срабатывания соответствуют стандартным для LVTTL уровням входного напряжения, то для ошибочного срабатывания не хватит ни падения до 1,85 вольт (здесь нужно падение до 0,8 вольт) ни всплеска до 1,5 вольт (здесь нужен всплеск до 2,0 вольт). В теории, благодаря триггерам Шмитта, просадки и всплески такой амплитуды также не способны нарушить передачу данных при отсутствие иных проблем. Впрочем, это лишь в теории. Иногда цифровая микросхема способна войти в нештатное состояние даже при слишком длительном фронте входного сигнала. Что уж говорить о пересечении явно указанных пороговых уровней! Отдельно стоит сказать, что всплески (овершуты и андершуты) подобной амплитуды могут попросту вывести из строя приёмник.
Попробуем переключить вход в 50 Ом.
Всплески исчезли, амплитуда подросла относительно одиночного выхода и 50-омного входа — до 2,72 вольт.
Вернём входу 1 МОм и попробуем сделать ширину импульсов минимально возможной, скажем, 5нс.
Тут видно, как короткий импульс уходит в линию, фиксируется осциллографом, отражается от его входа, доходит до выхода ПЛИС, частично отражается от него и снова устремляется к осциллографу. Причём отражаясь от выхода ПЛИС, амплитуда импульса меняет знак.
Из приведённой осциллограммы также можно понять, как образуется форма импульсов большой длительности. Сначала на приёмнике появляется первая ступенька, затем она начинает суммироваться со своим отражением (так как отражение имеет отрицательную амплитуду, оно вычитается). Затем, не прекращая суммироваться со своим первым отражением (столь же длительным, как сама ступенька), она начинает суммировать с отражением отражения и т.д.
Попробуем переключить вход на 50 Ом.
Закономерно исчезают отражения и падает амплитуда. Вернём входу 1МОм импеданса и попробуем пустить короткий импульс через одиночный выход, предварительно переключив его с 16мА на 8мА.
Амплитуда и количество отражений драматично упали. Но! Сами отражения теперь не меняют знак после встречи со входом ПЛИС! Можем ли мы сильнее ограничить выходной ток? Да, поставив сразу после выхода из ПЛИС резистор. Скажем, 100 Ом.
Амплитуда упала ещё сильнее, но число отражений выросло! Посмотрим, как будут выглядеть более длительные прямоугольные импульсы при таком выходе.
Тут, очевидно, суммируются длинные ступеньки одного знака, но исходная, первая ступенька намного меньше, чем в случае пары 16-миллиамперных выходов. На осциллограмме видно, что пороговое значение логической единицы будет пересечено лишь при появлении на входе осциллографа первого отражения. С логическим нулём — ситуация аналогичная. Однако, фронты каждой ступеньки имеют ровно такую же длительность, что и фронты всплесков в случае сдвоенного выхода. Иными словами, нельзя однозначно утверждать, что сдвоенный выход быстрее, чем одиночный, ослабленный резистором.
Что если мы возьмём одиночный выход, установим его в 16мА и поставим сразу после него резистор, а его номинал подберём таким, чтобы после первого фронта не было ни ступенек, ни всплесков? Тогда мы сделаем то, что называется согласованием выходного импеданса с импедансом линии! То есть сигнал уйдёт в линию, отразится от входа осциллографа (если, конечно, он установлен в 1МОм), вернётся к выходу ПЛИС и полностью поглотится им. Дальнейших отражений не будет! Данный номинал, в принципе, можно вычислить, но пока обойдёмся без формул. Просто установим резистор на 27 Ом и посмотрим на осциллограмму.
Отражений больше нет, причём амплитуда соответствует номинальной для LVTTL.
Попробуем теперь пропустить короткий импульс 16-миллиамперного выхода через 2 метра витой пары. Напомню,её волновое сопротивление — 100 Ом.
В целом — похоже на 50-омный RG-174. Попробуем установить вход осциллографа в 50 Ом.
Отражения не исчезли! Вернём входу осциллографа 1 МОм и попробуем согласовать линию на стороне микросхемы, поставив сразу после выхода 77 Ом.
Отражения сведены к минимуму.
Вот так будет выглядеть согласование витой пары на стороне источника по сравнению с полным отсутствием согласования.
А так будет выглядеть согласование витой пары на стороне источника по сравнению с попыткой согласовать линию переключением входа осциллографа в 50 Ом.
Попробуем кратко разобраться, почему так происходит.
Если на конце линии передачи сопротивление между жилой и экраном не равно волновому, то от этого конца произойдёт отражение. Это отражение будет тем больше, чем больше данное сопротивление отличается от волнового. Так как источник сигнала — это по сути источник напряжения, то он обладает некоторым внутренним сопротивлением. Если его дополнить внешним резистором так, чтобы в сумме сопротивление было равно волновому сопротивлению линии, то даже если сигнал отразится от приёмника, его отражение будет поглощено источником. Если же его не дополнять, то сигнал, отразившись от приёмника, отразится и от источника, а затем снова попадёт в приёмник, создавая эхо.
Посмотрим теперь на отличия 50-омного кабеля (длиной 60 см) и 50-омной дорожки на плате (длиной 40 см).
В целом — весьма похоже. Некоторые различия по амплитуде отражений могут объясняться не вполне точным вычислением ширины дорожки для достижения требуемого импеданса. А различия по длительности отражений обусловлены разной длиной проводников.
Наконец посмотрим на прохождение сигнала через дорожку шириной 0,125мм (волновое сопротивление — 92 Ом): несогласованной и согласованной на стороне источника . К 23 Омам внутреннего сопротивления выхода ПЛИС надо добавить 69 Ом и получится 92 Ома — как у дорожки.
Видно, что дорожки на плате принципиально ничем не отличаются от кабелей. А само согласование не является чем-то магическим. И производится установкой резисторов либо на стороне приёмника, либо на стороне источника, при наличии у него запаса по току. Также, при отсутствии запаса по току у встроенных буферов микросхемы, возможна установка отдельных буферных микросхем, обладающих этим запасом.
Не исключено, что после прочтения данной статьи могли остаться вопросы. К примеру:
почему согласование на стороне приёмника (осциллографа) понижает амплитуду сигнала и зачем такое согласование вообще может быть нужно?
где в документации найти внутреннее сопротивление выходного буфера микросхемы, чтобы не гадать с резисторами?
как получается, что сигнал способен одинаково хорошо отразится как от обрубленного конца коаксиального кабеля, так и от такого конца, где жила коротко замкнута на экран?
что же такое — это самое волновое сопротивление?
Но обо всём этом — в другой раз.
Комментарии (39)
akhkmed
15.10.2021 16:54+2Спасибо за статью. Никогда не думал, что согласовывать можно на стороне передатчика, а не приёмника.
Подскажите, как понять с какой частоты(длительности импульса/размеров платы) нужно думать о дорожках на ПП как о линиях передачи?
xael
15.10.2021 17:32+1Согласовывают с линией обычно обе стороны: и выход передатчика и вход приемника.
Flammmable Автор
15.10.2021 20:51+4Это не совсем так. С линией часто согласовывают обе стороны. Но каждый раз это имеет свои, абсолютно понятные причины.
К примеру, мультиплексирование одного выхода на два входа при помощи Т-образного разветвления дорожки. Здесь причина будет в неизбежном отражении от точки разветвления.
Предположим, линия не согласована вообще и микросхема-источник посылает сигнал в микросхему-приёмник. В таком случае сигнал, дойдя до развилки, частично отразится обратно к источнику, а затем отразится от него и вновь устремится к приёмнику. Кроме того, частично пройдя развилку, сигнал разделится и дойдёт до приёмника. Отразится от него, дойдёт обратно до развилки, отразится от неё (частично) и вновь повернёт к приёмнику.
В таком случае, действительно, согласовывать нужно всё. Но в линии с одним источником и одним приёмником согласование на стороне приёмника, как видно, здорово понижает амплитуду сигнала. Ну и зачем такое согласование?
То, что нужно согласовывать обе стороны - это одно из тех суеверий. Оно, как и любое суеверие, появилось не на пустом месте, но всё же это суеверие.
Gutt
16.10.2021 12:45+3Во-первых, спасибо за статью, она великолепна!
То, что нужно согласовывать обе стороны - это одно из тех суеверий. Оно, как и любое суеверие, появилось не на пустом месте, но всё же это суеверие.
Я тут немного отойду в сторону от лоигческих схем и поговорю про радиопередатчики.
Насколько я понимаю, согласование с линией только источника -- это особенность КМОП-схем. Ток там не особенно важен, а напряжение, напротив, определяюще: на заряд затвора много не нужно, а дальше уже поле (зависящее от напряжения) запирает канал. Если часть сигнала от входа и отразится, то это почти ни на что не повлияет: сторона передачи не сгорит, линия не нагреется. Может быть, в параллельных интерфейсах уменьшится SNR из-за дополнительных наводок на соседние проводники.
В радиопередатчиках же всё немного иначе. Там задача -- гонять туда-сюда как можно больше электронов в передающей антенне, чтобы они создавали побольше ЭМВ. И отражение, кроме того, что крадёт ток, который мы можем на это пустить, вдобавок греет выход передатчика и фидер. Поэтому в радиопередающих системах обычно согласовывают все три компонента -- передатчик, фидер и антенну. В случае же радиоприёмника, насколько я понимаю, согласование линии и приёмника уже не так важно по той же причине, по которой это не так уж и важно для логических схем: после линии всё равно стоит полевик, который управляется в первую очередь напряжением.
Буду рад комментариям и исправлениям -- возможно, мой взгляд в корне ошибочен.
moviq
17.10.2021 12:34думаю согласован вход, т.к. тоже важно максимум мощности передать на вход, а там не просто может быть затвор полевика, а и селективные цепи
juramehanik
16.10.2021 16:55Ситуации бывают разные, согласование на стороне приемника повышает помехоустойчивость, да ценой уменьшения амплитуды.
moviq
17.10.2021 12:31ТВ или радио передатчики расчитаны на подключение 50 Омной нагрузки (в подавляющем числе случаев), фидер 50 Омный и нагрузка (антенна или делитель мощности) также
xael
15.10.2021 20:02+2Забыл на вопрос о частоте ответить. Однозначно сказать никто не возмётся. Лично я видел рекомендации считать сигнальную линию электрически короткой, если ее длина больше 1/8, 1/10 или, даже, 1/16 длины волны. Не забудьте про материал платы, эпсилон-р, оценочно: крит. длина >= с/(10*f*eps*eps).
На самом деле вас больше скорости нарастания/спада фронтов прямоугольника (tRise/tFall) интересовать должны, чем конкретная частота сигнала.Это та самая настройка GPIO Output Speed в STM32-ах.
order227
16.10.2021 14:20На самом деле вас больше скорости нарастания/спада фронтов прямоугольника (tRise/tFall) интересовать должны, чем конкретная частота сигнала
Что есть "конкретная частота сигнала"? Это частота Найквиста? Это частота для который нужно обеспечить budjet loss? Это скорость в GT/s? Все эти "частоты" важны в равной степени, просто нужны для решения разных подзадач в процессе проектирования.
quwy
15.10.2021 22:23+7Вставлю свои пять копеек.
Никогда не думал, что согласовывать можно на стороне передатчика, а не приёмника.
"Можно" -- это очень растяжимое понятие. Несмотря на то, что согласование только на источнике позволяет сохранить форму сигнала, оно не сохраняет его энергию на стороне приемника. Такая линия работает в режиме стоячей волны, и энергию по сути не передает.
То есть данный подход можно использовать только в тех цепях, где мощность передатчика во много раз больше потребностей приемника. Например, в линиях связи между МОП-микросхемами, которые могут выдавать достаточно большой ток на своих выходах, но потребляют ничтожный ток по входам.
Если же говорить о сигналах, где важно не растерять энергию по пути (принятый антенной слабый сигнал, или наоборот, мощный сигнал от радио-передатчика), то согласовывать нужно с обеих сторон.
quaer
16.10.2021 12:52+2Если же говорить о сигналах, где важно не растерять энергию по пути (принятый антенной слабый сигнал, или наоборот, мощный сигнал от радио-передатчика), то согласовывать нужно с обеих сторон.
Вероятно, это всё же зависит от того, как выполнен вход приёмника.
Пример: имеем антенну 50 Ом, приёмник 2 кОм. Вряд ли тут требуется мощность сигнала на входе приемника, скорее, амплитуда напряжения. Отраженная от приемника волна уйдет в приемную антенну и переизлучится.
В итоге уменьшение напряжения при согласовании, вероятно может получится больше, чем потери из-за рассогласования.
quwy
16.10.2021 15:12+5имеем антенну 50 Ом, приёмник 2 кОм
Вы не забывайте, что при КСВ=40 сигнал будет больше греть линию, чем поступать на вход приемника. Если длина линии хотя бы десяток лямбд, и это не кабель в руку толщиной, то потери запросто могут превысить выигрыш.
В итоге уменьшение напряжения при согласовании, вероятно может получится больше, чем потери из-за рассогласования.
Так будет, только если согласование достигнуто балластом, чисто ради самого факта наличия согласования, о чем я упомянул выше. Если же сам вход приемника будет иметь импеданс 50 Ом, то согласование даст многократный выигрыш.
Понимаю, не очевидно. Поясню на вашем же примере.
Есть антенна+линия 50 Ом, и приемник 2 кОм. Соединяем их напрямую, и получаем на входе приемника условные 100 мкВ при КСВ в линии 40 единиц. Это ваш вариант без согласования.
Можно параллельно приемнику включить резистор на 52 Ом, тогда получим вожделенный КСВ=1 в линии. Но т.к. часть энергии сожрет резистор, амплитуда на входе приемника получится ниже, по пропорции из статьи (2.3 / 3.3 = 0.7) получится примерно 70 мкВ. Это согласование курильщика.
А можно поставить на входе приемника трансформатор с коэффициентом преобразования импедансов 1:40. При этом коэффициент преобразования напряжения такого трансформатора будет равен 1:sqrt(40), т.е. примерно 1:6.5. Или, другими словами, этот трансформатор одновременно сделает нам КСВ=1 с обеих сторон, и заодно поднимет напряжение на входе приемника: 70 мкВ * 6.5 = 455 мкВ. А бонусом еще и многократное уменьшение потерь в линии. Это согласование здорового человека.
quaer
16.10.2021 16:17Про это и написано, "зависит от того, как выполнен вход".
Так-то можно попробовать и четверть волновым согласовать.
Цена вопроса ещё и целесообразности.
Flammmable Автор
15.10.2021 23:30+1С одной стороны, на первых трёх осциллограммах видно, что всплески, вызванные переотражениями не пересекают линии 2,0/0,8В. Это значит, что при данном внутреннем сопротивлении источника и данном импедансе линии, ошибок при передаче данных не будет при любых частотах и длинах проводника.
С другой стороны, на осциллограмме со сдвоенным выходом видно, что с увеличением разницы импеданса источника и линии, увеличивается не только амплитуда, но и число отражений. Это означает, что разницу импедансов можно сделать такой, что отражения будут "гулять" по линии достаточно долго даже при весьма скромных её размерах.
В целом, глядя на последний рисунок в статье, я бы сказал, что если речь идёт о микроконтроллерах вроде Атмеги, габаритах не более ATX, ширине дорожки 0,15-0,2мм и толщине двухслойной платы не более 1,5мм, то отражения сходят на нет не дольше, чем за 100нс. Следовательно, на частотах до 10МГц можно ничего не согласовывать.
order227
16.10.2021 14:17+1Можно перестать лениться и почитать первые 5 глав культовой Говард Джонс "Начальный курс черной магии". Данная статья это низкокачественное изложение данного материала, там же все сильно понятнее, с формулами, с зависимостями и без аксиомных тезисов.
akhkmed
17.10.2021 13:52Спасибо большое, Илья, за рекомендацию книги, прочту. Давно слежу за вашими публикациями со времён проекта NordicEnergy. Не планировали написать о согласовании линий передачи на печатных платах?
order227
17.10.2021 20:33Прям вот чисто теорию вряд ли, книга выше раскрывает тему гораздо лучше меня и любой статьи. Тема не супер сложная, но довольно объёмная и многогранная, в статью нормально не уложить.
Вообще уже месяца 3-4 пытаюсь родить статью по трассировке DDR3/4, но времени сильно мало. Однако точно в течение этого года выдам :))
Neuromantix
15.10.2021 17:13+2А рассскажите еще о формирователях, инверторах и прочих штуках из отрезков линий. Это ж почти как магия, но оно работает!
Flammmable Автор
15.10.2021 23:32+1Это особая СВЧ-магия, которой я и сам боюсь. Честно.
Gutt
16.10.2021 13:33А про преобразователи импеданса? Ну, когда друг за другом соединяются коаксиальные кабели с разным импедансом. Лучше ли это с точки зрения энергетических потерь, чем резисторы?
VT100
15.10.2021 20:40+3Конечно, для Arduino недоступны 5 нс даже если выкинуть Arduino IDE… но — продолжайте.
Препарирование IBIS-файлов в конце — будет?P.S. "Длиной", "длиною". Или нет?
Flammmable Автор
15.10.2021 21:17+1Препарирование IBIS-файлов в конце — будет?
Конечно :)
"длиною"
Авторский стиль :)
almaz1c
15.10.2021 21:33Не планируется ли статья о согласовании приемо-передающих трактов RF-цепей?)
Flammmable Автор
15.10.2021 23:32Нет. СВЧ не мой профиль, хоть в нём тоже есть согласования.
checkpoint
16.10.2021 13:09+2Согласование СВЧ, по своему принципу, мало чем отличается от изложенного материала в статье. За малым исключением - импеданс (сопротивление) рассматривается как комплексная величина, а значит в цепях согласования могут присутствовать резисторы, конденсаторы и индуктивности, а расчет ведется для заданного диапазона рабочих частот.
Для частот выше 1ГГц, как правило используют "паразитные" свойста печатных провдников - изменяя их ширину, взаимное расположение и толщину диэлетрика (субстрата, текстолита) добиваются нужного импеданса цепи соглсования. Это называется "микрополосковое согласование". На Хабре есть статьи на эту тему, вот одна из них.
cismoll
16.10.2021 15:34+1Мне представляется, что согласование на радиочастотах всё же принципиально отличается от того, что изложено в это статье. Как верно заметили выше, в описываемом тут случае важен уровень напряжения, поэтому на потери тока в дополнительных согласующих резисторах можно не обращать внимания. По большому счёту это даже не столько согласование импедансов, как способ исключить переотражения, чтобы они не искажали форму импульсов.
В усилителях, в антенно-фидерных трактах ключевой является возможность согласовать импедансы так, чтобы получить не только минимальные потери на переотражение, но и потери диссипативные. Грубо говоря, с помощью цепи согласования создают такую ситуацию, когда источнику "кажется", что он работает на нагрузку, согласованную со своим внутренним сопротивлением, а нагрузке -- что, внутреннее сопротивление генератора равно её входному сопротивлению.
Именно поэтому на радиочастотах в большинстве случаев не допускается согласовывать сопротивления диссипативными элементами, к которым относятся резисторы. Согласование осуществляется с помощью реактивных элементов, к которым относят катушки индуктивности, конденсаторы и отрезки проводящих линий. Основное отличие их от резисторов заключается в том, что они влияют не только на амплитуду, но и на фазу проходящего через них радиочастотного тока. Определённым образом комбинируя между собой эти элементы, можно добиться полного согласования на одной частоте и допустимого (в рамках требований к узлу) в полосе частот. Помогает в этом, например, так называемая диаграмма Смита. И расчёты, к сожалению, гораздо сложнее, чем в описанной в этой статье методике.
checkpoint
16.10.2021 16:43+1Все что Вы описываете - все верно. Тем не менее, практика показывает что, для частот < 1ГГц и коротких проводниках (длина волны в разы больше длины печатных проводников) достаточно выполнить согласование импеданса. На более высоких частотах, да приходится бороться с фазой отраженного сигнала, без симуляции и прочих RFOffice тут никак.
cismoll
16.10.2021 17:14+1Извините, но мы, видимо, говорим о разных вещах. Вы утверждаете, что согласование трактов RF-цепей по своему принципу мало отличается от изложенного в этой статье, тогда как я утверждаю, что "на СВЧ" всё делается совершенно иначе. В статье автор описывает, как добился согласования выровняв сопротивления источника и фидера, но при этом ограничив ток сигнала, который в описанных приложениях не так и важен. В RF-цепях, о которых спрашивалось в первом комментарии этой ветки, такой способ не годится, так как приведёт к потере мощности, будь то хоть 10 МГц, хоть 10 ГГц, хоть линии длиной 1 , хоть 101 электрический градус -- вы всё равно получите стоячую волну при разнице сопротивлений источника и нагрузки. "На СВЧ" импедансы согласовываются почти исключительно реактивными элементами и отрезками линий передач, поскольку благодаря их свойствам возможно строить цепи согласования, в которых теоретически потери будут равны нулю.
VT100
16.10.2021 15:01+2"Line Driving and System Design", National Semiconductor, Application Note 991, April 1995 с "теплыми, ламповыми" фото с экрана осцилоскопа.
r6l-025
17.10.2021 12:54Кстати, в начале приводился пример согласования на стороне источника через дополнение сопротивления источника до нужного сопротивления канала. А как измеряется полное сопротивление источника? Я так понимаю там должно быть именно полное сопротивление, а не чисто активное?
Flammmable Автор
17.10.2021 13:04А как измеряется полное сопротивление источника?
Если сигнал уходит в 50-омную линию и вход осциллографа включен на 50 Ом, то измеренное осциллографом напряжение - это то, которое было у импульса, когда тот бежал по кабелю.
Это напряжение образуется на стороне источника путём деления номинального напряжения (в данном случае - 3,3 вольта) на условном делителе, где нижний резистор - 50 Ом, а верхний - внутренее сопротивление источника. Исходя из этого можно вычислить внутреннее сопротивление.
Но так обычно никто не делает, потому, что в индустрии есть богатые возможности по симуляциий: MentorGraphics HyperLynx, Keysight ADS, MicroCap и т.д., в которых добавляют IBIS- модели входных/выходных буферов, написаных производителям.
Подробнее об этом в следующей статье.
sami777
25.10.2021 11:03Хорошая статья! Часто такое бывает, что на шине вроде бы ничего и нет, а такие осциллограммы показывает, что не горюй!
R9A_019
Отличная статья, обязательно продолжайте.
Flammmable Автор
Спасибо! Писал 1,5 месяца. Через месяц показал товарищу. Прочитав он ответил в духе Кернеса-и-Добкина (без мата, но по сути). Переписал всё с нуля, за что ему большое спасибо! Всем бы таких придирчивых рецензентов!
Kartell
Спасибо за статью,добавил в закладки)))Все очень наглядно и понятно объяснено.