阻抗匹配的原理
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标题:光伏发电阻抗匹配原理嘿,朋友们!今儿咱们来聊聊那个跟太阳较劲儿的东西——光伏发电。
你可能会想,光伏有啥好聊的?不就是个吸收太阳能的板子吗?但其实啊,这里面的学问可大了,特别是那个叫做“阻抗匹配”的原理。
今天咱们就用大白话来说说这个玩意儿。
首先,啥叫阻抗匹配呢?说白了,就是让电流顺畅无阻地从光伏板流到你家电器里,不让任何一丝儿能量浪费掉。
就像你喝水,用个刚好合适的吸管,不费劲儿就能把水喝进去。
现在你可能在想,这阻抗匹配跟我有啥关系?其实,无论你是装光伏板的师傅还是用电的老百姓,都得靠它来提升你的发电效率。
比如说,你的光伏板和逆变器要是阻抗匹配得好,电能就损失得少,电费自然就省得多。
咱们先说说你为啥需要阻抗匹配。
第一,它能提高你的发电效率。
如果阻抗不匹配,电流就会像堵车一样,走不动,这样能量就白白浪费了。
第二,它能保护你的设备。
要是阻抗不匹配,电流太大太小都可能让你的设备受损。
说到这儿,你是不是觉得这阻抗匹配挺重要的?但你知道怎么搞吗?别怕,咱一步步来。
第一步,你得了解自己的设备。
这就像你要打仗,得先知道自己有多少兵,武器咋样。
你得知道你的光伏板和逆变器的性能参数,这是阻抗匹配的基础。
第二步,计算阻抗。
这一步就像是算数学题,你得根据设备参数算出最佳的阻抗值。
这个值就是你的目标,你得想办法达到它。
第三步,调整阻抗。
这一步就简单了,根据你的计算结果,调整光伏板和逆变器的阻抗,让它俩匹配起来。
这就像调电视信号,调到最佳状态,画面才清晰。
第四步,测试和优化。
这一步就像是考试,你得检查你的阻抗匹配做得对不对,效果好不好。
如果不行,就得继续调整,直到达到最佳效果。
当然啦,这整个过程并不是一帆风顺的。
你可能会遇到各种问题,比如设备老化、环境变化等等。
这时候,你就得坚持下去,调整策略,克服困难。
现在你可能已经对光伏发电阻抗匹配有了点感觉。
它其实就像是你的私人教练,时刻指导你如何更有效地利用太阳能。
从了解设备到计算阻抗,再到调整和优化,每一步都离不开科学的方法。
电子电路中的传输线与阻抗匹配技巧传输线是电子电路中起到信号传输作用的重要组成部分。
在高频电路中,传输线的特性阻抗与信号源、负载之间的匹配关系尤为重要。
本文将介绍电子电路中的传输线以及阻抗匹配的相关技巧。
一、传输线的基本概念和特性传输线是用来传输信号的导线或电缆,由于其特殊的结构和特性,在高频电路中具有重要作用。
在电子电路中常见的传输线类型包括微带线、同轴电缆和双绞线等。
不同类型的传输线具有不同的特性阻抗,这是由其内部结构和材料参数决定的。
特性阻抗是一个重要的参数,影响着信号在传输线上的传输效果。
当信号源的阻抗与传输线的特性阻抗不匹配时,会导致信号的反射和功率损耗,影响系统的性能。
二、阻抗匹配的基本原理阻抗匹配是为了实现信号源、传输线和负载之间的匹配,从而减少信号的反射和功率损耗。
阻抗匹配的基本原理是通过合适的电路设计和参数选择,使得信号源的阻抗与传输线的特性阻抗以及负载的阻抗相匹配。
传输线的特性阻抗与负载阻抗之间的匹配,可以采用两种基本方法:并联匹配和串联匹配。
并联匹配是在传输线和负载之间添加补偿电路,使得总阻抗等于特性阻抗;串联匹配则是在信号源与传输线之间添加匹配电路,使得总阻抗等于特性阻抗。
三、阻抗匹配的常用技巧1. 使用匹配电路:对于特定的传输线和负载阻抗,可以设计并添加串联或并联的匹配电路,实现阻抗匹配。
2. 使用阻抗转换器:阻抗转换器是一种常用的阻抗匹配技巧。
它可以将信号源的阻抗与传输线的特性阻抗进行转换,从而实现阻抗的匹配。
3. 使用特性阻抗匹配:选择合适的传输线特性阻抗,使其与信号源和负载的阻抗相匹配,减少反射和功率损耗。
4. 使用负载匹配网络:在负载端添加匹配网络,将传输线的特性阻抗转换为负载所需的阻抗。
5. 考虑信号源和负载的阻抗变化:在设计电子电路时,需要考虑信号源和负载阻抗的变化范围,以便选择合适的阻抗匹配技巧。
四、阻抗匹配的实例分析以微带线作为传输线,讨论其阻抗匹配的实例。
超声波阻抗匹配原理超声波阻抗匹配原理是一种利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性来实现声能传递的技术方法。
该原理广泛应用于医疗、工业、航空航天等领域,具有重要的意义和应用价值。
我们来简单介绍一下超声波的特性。
超声波是一种频率高于20kHz 的声波,其在不同介质中的传播速度由介质的物理性质决定。
当超声波从一个介质传到另一个介质时,会因为介质的密度、弹性模量等因素的不同而发生折射、反射、传播和吸收等现象。
通过超声波阻抗匹配原理,我们可以实现声能在不同介质之间的传递。
阻抗匹配是指通过调整介质的性质,使得超声波在介质之间传播时,尽可能少地发生反射和折射,从而使声能的传递效率最大化。
在医疗领域中,超声波阻抗匹配原理被广泛应用于超声诊断和治疗中。
例如,在超声诊断中,医生需要通过超声波来观察人体内部的器官和组织情况。
由于人体组织的密度和声阻抗与超声探头之间存在差异,如果没有进行阻抗匹配,超声波将会发生大量的反射和折射,导致成像质量下降。
因此,在超声探头和人体皮肤之间通常会加上一层凝胶来实现阻抗匹配,使得超声波能够更好地传播和接收,从而获得更清晰的图像。
在工业领域中,超声波阻抗匹配原理被应用于无损检测和材料表征中。
例如,在金属焊接过程中,焊接界面的阻抗差异会导致超声波的反射和折射,影响焊缝的质量和可靠性。
通过合理选择焊接材料和工艺参数,可以实现焊接界面与超声探头之间的阻抗匹配,从而减少反射和折射,提高焊接质量。
总的来说,超声波阻抗匹配原理是一种重要的技术手段,能够实现声能在不同介质中的传递。
通过合理选择介质性质和调整参数,可以最大程度地减少声能的反射和折射,提高传递效率。
这一原理被广泛应用于医疗、工业、航空航天等领域,为人们的生活和工作带来了极大的便利和效益。
阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
右图中R为负载电阻,r为电源E的内阻,E为电压源。
由于r的存在,当R很大时,电路接近开路状态;而当R很少时接近短路状态。
显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式:从上式可看出,当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0,此时负载所获取的功率最大。
所以,当负载电阻等于电源内阻时,负载将获得最大功率。
这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
阻抗匹配原理
阻抗匹配是一种用于电路设计中的技术,旨在实现电路之间的最大功率传输。
阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗的数值,使其与外部电路的阻抗相等,以达到能量传输的最佳效果。
阻抗匹配的基本原理是根据电路的特性和Ohm定律,电路的功率传输最大化是在源电阻和负载电阻的阻抗相等时实现的。
换句话说,当源电阻和负载电阻的阻抗相匹配时,电流和电压可以被完全传递,从而提高系统的效率。
阻抗匹配可以通过几种方式来实现。
其中一种常见的方式是使用一种称为“返阻”的器件,它可以在电路中引入附加的阻抗来调整总体阻抗值。
返阻器件通常是电阻或电容器,在电路中起到帮助调整阻抗的作用。
另一种常见的阻抗匹配方法是使用变压器。
变压器可以通过改变输入和输出电压之间的比例来实现阻抗匹配。
变压器的工作原理是基于电感的性质,通过将电流传递到较高或较低的电压绕组,从而调整阻抗值。
阻抗匹配在电路设计中非常重要。
如果在电路中没有正确的阻抗匹配,将导致不完全的能量传输和信号失真。
因此,在设计电路时,阻抗匹配要被认真考虑,以确保最佳功率传输和系统效率。
总之,阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗值,使其与外部电路的阻抗相等,以最大化功率传输。
这可以通过使用返阻器件
或变压器来实现。
阻抗匹配在电路设计中非常重要,可以确保能量传输的最佳效果和系统的高效性。
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。
反之,当电路阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间,等等。
例如,扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配,不匹配时,扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗,扩音机就处于过载状态,其末级功率放大管很容易损坏。
反之,如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多,会引起输出电压升高,同样不利于扩,音机的工作,声音还会产生失真。
因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。
又例如,无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。
如果阻抗值不一致,发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。
这部分没有发射出去的能量会反射回来,产生驻波,严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。
为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。
在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件,由它们所组成的电路称为电抗电路,其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
下面对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分析。
1.纯电阻电路在中学物理电学中曾讲述这样一个问题:把一个电阻为R的用电器,接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上(见图1),在什么条件下电源输出的功率最大呢?当外电阻等于内电阻时,电源对外电路输出的功率最大,这就是纯电阻电路的功率匹配。
假如换成交流电路,同样也必须满足R=r这个条件电路才能匹配。
2.电抗电路电抗电路要比纯电阻电路复杂,电路中除了电阻外还有电容和电感。
元件,并工作于低频或高频交流电路。
在交流电路中,电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗,用字母Z表示。
应用笔记742阻抗匹配与史密斯(Smith)圆图: 基本原理本文利用史密斯圆图作为RF阻抗匹配的设计指南。
文中给出了反射系数、阻抗和导纳的作图范例,并用作图法设计了一个频率为60MHz 的匹配网络。
实践证明:史密斯圆图仍然是计算传输线阻抗的基本工具。
在处理RF系统的实际应用问题时,总会遇到一些非常困难的工作,对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。
一般情况下,需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VCO输出与混频器输入之间的匹配。
匹配的目的是为了保证信号或能量有效地从“信号源”传送到“负载”。
在高频端,寄生元件(比如连线上的电感、板层之间的电容和导体的电阻)对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。
频率在数十兆赫兹以上时,理论计算和仿真已经远远不能满足要求,为了得到适当的最终结果,还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。
需要用计算值确定电路的结构类型和相应的目标元件值。
有很多种阻抗匹配的方法,包括:∙计算机仿真:由于这类软件是为不同功能设计的而不只是用于阻抗匹配,所以使用起来比较复杂。
设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据。
设计人员还需要具有从大量的输出结果中找到有用数据的技能。
另外,除非计算机是专门为这个用途制造的,否则电路仿真软件不可能预装在计算机上。
∙手工计算:这是一种极其繁琐的方法,因为需要用到较长(“几公里”)的计算公式、并且被处理的数据多为复数。
∙经验:只有在RF领域工作过多年的人才能使用这种方法。
总之,它只适合于资深的专家。
∙史密斯圆图: 本文要重点讨论的内容。
本文的主要目的是复习史密斯圆图的结构和背景知识,并且总结它在实际中的应用方法。
讨论的主题包括参数的实际范例,比如找出匹配网络元件的数值。
当然,史密斯圆图不仅能够为我们找出最大功率传输的匹配网络,还能帮助设计者优化噪声系数,确定品质因数的影响以及进行稳定性分析。
阻抗匹配原理
阻抗匹配原理是指在电路设计或信号传输中,为了最大程度地传输信号能量,需要将信源的内阻与负载的外阻匹配,以达到阻抗最大化的目标。
阻抗匹配的基本原理是利用电阻、电容、电感等元件的特性来调整电路的阻抗大小。
在电路中,如果信源的内阻与负载的外阻不匹配,会导致能量的反射和损耗,使得信号传输效果下降。
为了解决这一问题,可以通过在信源和负载之间添加阻抗转换电路来实现匹配,使得信号完全传输到负载,最大程度地减小能量的损耗。
阻抗匹配的原理可以通过两种方法来实现。
一种是通过变换电路中的元件参数来达到匹配的目的,如改变电阻、电容、电感等的数值;另一种是通过变换电路的拓扑结构来实现匹配,如串联、并联、变压器等。
在阻抗匹配过程中,如果信源的内阻大于负载的外阻,可以通过串联电阻或并联电容的方式来降低信源的总阻抗,以实现匹配;如果信源的内阻小于负载的外阻,可以通过串联电感或并联电阻的方式来提高信源的总阻抗,以实现匹配。
总之,阻抗匹配原理是为了充分利用信号能量,提高信号传输效果而采取的一种调整电路阻抗的方法。
通过合理选择元件参数和拓扑结构,可以实现信源和负载之间阻抗的匹配,最大程度地减小信号的反射和损耗,提高信号传输的质量。
阻抗匹配概念阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于上,来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
右图中R为负载电阻,r为电源E的内阻,E为电压源。
由于r的存在,当R很大时,电路接近开路状态;而当R很少时接近短路状态。
显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式:从上式可看出,当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0,此时负载所获取的功率最大。
所以,当负载电阻等于电源内阻时,负载将获得最大功率。
这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
改变阻抗力把电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。
最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。
对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。
阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为5 0欧姆。
这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为 100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.阻抗从字面上看就与电阻不一样,其中只有一个阻字是相同的,而另一个抗字呢?简单地说,阻抗就是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作非导体,而最近在高科技领域中称的超导体,则是一种电阻值几近于零的东西。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是奥姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
一.阻抗匹配的研究在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。
阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用,需要衡量多个方面的因素。
例如我们在系统中设计中,很多采用的都是源段的串连匹配。
对于什么情况下需要匹配,采用什么方式的匹配,为什么采用这种方式。
例如:差分的匹配多数采用终端的匹配;时钟采用源段匹配;1、串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。
C 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同;D 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;E 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输。
相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。
理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的电平发生变化时,输出阻抗可能不同。
比如电源电压为+4.5V的C MOS驱动器,在低电平时典型的输出阻抗为37Ω,在高电平时典型的输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。
因此,对TTL 或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中考虑。
链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配,所有的负载必须接到传输线的末端。
否则,接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。
可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。
显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号的噪声容限很低。
串联匹配是最常用的终端匹配方法。
它的优点是功耗小,不会给驱动器带来额外的直流负载,也不会在信号和地之间引入额外的阻抗;而且只需要一个电阻元件。
2、并联终端匹配并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。
实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。
并联终端匹配后的信号传输具有以下特点:A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播;B 所有的反射都被匹配电阻吸收;C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。
在实际的电路系统中,芯片的输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。
假定传输线的特征阻抗为50Ω,则 R值为50Ω。
如果信号的高电平为5V,则信号的静态电流将达到100mA。
由于典型的TTL或CMOS电路的驱动能力很小,这种单电阻的并联匹配方式很少出现在这些电路中。
双电阻形式的并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小。
这是因为两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配,每个电阻都比传输线的特征阻抗大。
考虑到芯片的驱动能力,两个电阻值的选择必须遵循三个原则:⑴.两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等;⑵.与电源连接的电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大;⑶.与地连接的电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大。
并联终端匹配优点是简单易行;显而易见的缺点是会带来直流功耗:单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关;双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。
因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。
另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB的板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。
当然还有:AC终端匹配;基于二极管的电压钳位等匹配方式。
二 .将讯号的传输看成软管送水浇花2.1 数位系统之多层板讯号线(Signal Line)中,当出现方波讯号的传输时,可将之假想成为软管(hose)送水浇花。
一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头。
当握管处所施压的力道恰好,而让水柱的射程正确洒落在目标区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手的小小成就;2.2 然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢!2.3 反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。
过犹不及皆非所欲,唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。
2.4 上述简单的生活细节,正可用以说明方波(Square Wave)讯号(Signal)在多层板传输线(Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行的快速传送。
此时可将传输线(常见者有同轴电缆Coaxial Cable,与微带线Microstrip Li ne或带线Strip Line等)看成软管,而握管处所施加的压力,就好比板面上“接受端”(R eceiver)元件所并联到Gnd的电阻器一般,可用以调节其终点的特性阻抗(Characterist ic Impedance),使匹配接受端元件内部的需求。
三. 传输线之终端控管技术(Termination)3.1 由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受元件(如CPU或Meo mery等大小不同的IC)中工作时,则该讯号线本身所具备的“特性阻抗”,必须要与终端元件内部的电子阻抗相互匹配才行,如此才不致任务失败白忙一场。
用术语说就是正确执行指令,减少杂讯干扰,避免错误动作”。
一旦彼此未能匹配时,则必将会有少许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射杂讯(Noise)的烦恼。
3.2 当传输线本身的特性阻抗(Z0)被设计者订定为28ohm时,则终端控管的接地的电阻器(Zt)也必须是28ohm,如此才能协助传输线对Z0的保持,使整体得以稳定在28 ohm的设计数值。
也唯有在此种Z0=Zt的匹配情形下,讯号的传输才会最具效率,其“讯号完整性”(Signal Integrity,为讯号品质之专用术语)也才最好。
四.特性阻抗(Characteristic Impedance)4.1 当某讯号方波,在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前推进时,则距其最近的参考层(如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行(等于正压讯号反向的回归路径 Return Path),如此将可完成整体性的回路(L oop)系统。