请教:关于线缆的完整性分析
工作中信号经常需要经过长电缆传输,需要考虑哪些因素?
我刚开始做,没有什么经验,现在能想到的有下面这些:
防止反射、振荡等——端接匹配。看到的资料串行端接一般只放在始端,为什么不能放在终端?线缆的特征阻抗怎么确定?
防止串扰等——加屏蔽,单芯屏蔽和整根电缆屏蔽有什么讲究?
还有其他什么办法么?有没有相关的仿真软件呢?
诚心求教,谢谢大家!
首先你要知道消除反射的原理的是什么,才知道为什么串行端接是在源端而不是在终端。你自己想要用多大阻抗的电缆,不就知道阻抗了吗?pcb走线的阻抗倒是可以计算,用公式和软件都可以计算,不过建议用软件计算。阻抗和线宽,走线与参考层的距离,铜厚还有介电常数有关系。我没搞过电缆,所以不太好说该怎么防止串扰。反正你记住引起串扰的根本原因就是电磁场的耦合。好的仿真软件比如cadence,hyperlynx,ansoft,ads等等
谢谢二楼的解答,我还有疑问:
1、串接电阻位置:反射的原因是因为电阻发生突变。终端和源端的阻抗都不匹配,信号就会不断地反射,形成振铃。终端串接匹配电阻,直接消除一次反射;源端电阻匹配,消除二次及以后的反射。那么为什么不可以在终端串接呢?
2、线缆阻抗:一般买到的线缆只有线径、芯数、材质、单位电阻等等这些参数,特征阻抗的参数是没有的,那要怎么确定或者测量呢?
3、仿真软件:以上这些软件中都没有线缆的模型,如导线直径、材料,绝缘层材料、厚度,线束情况等等,这些还是和PCB中的走线是有区别的。
谢谢大家的解答!
你想想 如果串行端接放在终端怎么达到匹配的效果呢?不能吧!因为一般接收端的阻抗都是无穷大,无穷大加上一个小电阻还是无穷大,效果和没匹配一样,还是会有反射。我也没用过线缆,所以具体也不好说,你可以问问厂家。
有道理。
我原来想的是这样的:线缆做匹配的时候,通常是在端接的地方,从端接处到信号接收的管脚还要经过一段机箱内线缆或者PCB走线。终端串接时,反射顶多是在接收管脚和端接电阻之间,这时长度已经很短了,振铃不会那么明显。
不过现在再想想,反射信号没道理不跨过端接的匹配电阻,只在接收脚和端接电阻之间振荡是我想当然了。
那么又冒出个问题:即使在源端匹配的时候,假设输出阻抗是1Ω,特征阻抗75Ω,那么需要匹配74Ω的电阻。74Ω电阻和1Ω电阻之间肯定是有传输线的,那在他们之间的信号反射又是什么样的呢?
或许问题有点低级,让大家见笑了
回复 linphone 的帖子
PCB走线想要看作传输线是有条件的,不是所有的pcb走线都需要看作传输线的。为什么以前我们做板子的时候,没有考虑端接,串扰之类的信号完整性问题,板子一样很好用。因为以前我们碰到的板子都不是“高速”板。只有看作传输线的走线才需要考虑信号完整性问题。什么样的走线才需看作传输线呢,信号的上升时间小于信号在走线上的往返时间。既然你要用源端匹配,你的电阻当然要离发送端尽量的近,也就是走线会很短,不会出现你所说的信号完整性问题。
“短线”不需要考虑信号完整性问题,是因为信号反射传递的时间很短,可以迅速完成“收敛”过程,不影响接收端对信号的判读。更快的甚至在上升沿或者下降沿中就“即时”达到稳态,以致观测不到反射现象。
但这并不是说不会发生反射,反射现象是普遍存在的。
上面是我这几天琢磨的结果,不知道是否正确。
那换个说法问我上面的问题:如果在一根长电缆的中间,串入一个不匹配的电阻,后半段电缆中的信号反射情况是怎么样的?
越过电阻进入后半段的电压值是不是“入射值”-“反射值”?电阻上消耗的情况是怎样的?
