在一塊PCBA中,我們所看到的器件最多的一定是電阻。如果說芯片是電路的大腦,那么電阻便是連接各肢體的神經(jīng)元。在高速電路設(shè)計(jì)中電阻的應(yīng)用主要有4點(diǎn)。
1、限流作用
在高速電路中同時(shí)存在很多TTL芯片、MOSFET芯片、IGBT芯片、那么芯片之間驅(qū)動(dòng)兼容便尤為重要。當(dāng)MOSFET電平驅(qū)動(dòng)TTL芯片時(shí),便需要加限流電阻。而相反則需要增加電源以增加驅(qū)動(dòng)電流(設(shè)計(jì)到電平轉(zhuǎn)換電路)。
各種不同IC之間的接口驅(qū)動(dòng)要求。
2、電阻精度
2.1、在高速電路中我們所需要的的采樣電路、分壓電路、反饋電路等由電阻組成時(shí),我們需選用1%精度的電阻。
2.2、由于芯片的AD口都會(huì)存在上拉或者下拉電阻,此時(shí)情更需注意電阻值的選擇,使得測(cè)得的芯片AD口測(cè)得的電壓誤差?。ㄉ婕暗組CU的AD口電阻匹配問題)
3、阻抗匹配
很多高速信號(hào)線上,如特性阻抗為75歐姆的CVBS信號(hào)線、特性阻抗為100歐姆的LVDS數(shù)據(jù)信號(hào)線、特性阻抗為90歐姆的USB高速數(shù)據(jù)線上,在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中,路徑的每一步都有相應(yīng)的瞬態(tài)阻抗,如果沿著互聯(lián)線傳輸?shù)碾娦盘?hào)感到的瞬態(tài)阻抗發(fā)生變化,那么一部分將繼續(xù)走下去,而另外一部分將反射后源端。
由于各個(gè)信號(hào)線上所需要的特性阻抗不一致,且信號(hào)源的阻抗不匹配。當(dāng)源內(nèi)阻小于傳輸線內(nèi)阻時(shí)將出現(xiàn)振鈴,也就是過沖,過載傳輸線。過大的過沖往往會(huì)損壞器件。而如果源內(nèi)阻大于傳輸線阻抗時(shí),便會(huì)出現(xiàn)欠沖,這會(huì)引起電路邏輯處于不確定狀態(tài),可能導(dǎo)致誤判或信號(hào)丟失。
信號(hào)線的過沖與欠沖現(xiàn)象
此時(shí)便需要串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻、上拉電阻、下拉電阻等手段改善阻抗匹配情況。減少高速信號(hào)線上的由于阻抗匹配失配的情況下造成的信號(hào)反射等情況。
端接電阻不僅可以限流還可以改善信號(hào)線阻抗匹配。
4、濾除高頻噪聲
當(dāng)高速信號(hào)線之間串聯(lián)電阻后,電阻便和信號(hào)線間的分布電容及負(fù)載的輸入電容組成RC電路,降低信號(hào)邊沿的陡峭程度。此舉可以消除信號(hào)線的高頻噪聲,改善EMC。
例如,USB驅(qū)動(dòng)器和USB線的阻抗匹配必須在USB D+和D-上串聯(lián)電阻,串聯(lián)電阻的要求為Rs+R串=USB線特性阻抗;
以下分別為串聯(lián)3ohm、51ohm、68ohm眼圖,RTmean和FTmean為上升和下降時(shí)間的平均值。
過沖較大
沒有過沖
電路參數(shù)
注意:若電阻較大會(huì)造成邊沿的陡峭程度過低,此時(shí)會(huì)造成高速數(shù)據(jù)由于建立時(shí)間與保持時(shí)間不足或裕量不夠而丟失數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)眼圖上看即可區(qū)別。
R串=0ohm眼圖
R串=33ohm眼圖