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连接在线路中间的容性负载

时间:06-24 来源:互联网 点击:

图4.22说明了一条长线中间挂了一个电容的情形。一个从左边进入的信号遇到电容后一分为二,一部分信号后向射,另一部分经过电容继续向前传播。

这个问题棘手的方面在于反射系数是频率的一个函数。我们将分别来估算反射信号的大小以及对传播信号的影响。

1、容性负载上的信号反射

像其他反射问题一样,我们试着用反射方程式()来分析。这个方程需要我们指定线路和端接在阻抗,目前用传输线阻抗Z0作为端接阻抗。

图4.22中传输线在左边部分终止于这个电容,其总的端接负载等于电容的电抗与其余线路输入阻抗的并联值。如果不知道在右边线路端接情况,可以对输入阻抗进行一些假设。那么,如何计算出总的端接负载呢?

为了解决这种进退两难的困境,首先假设我们正在处理是一条低损耗的线路,进一步假设右边的线路是末端端接的,因此它的输入阻抗等于Z0=(L/C)1/2,与频率无关。同样地,我们还可以假设右边的线路非常长,从而使得远端反射回来的信号由于到达太迟而不会影响由容C引起的直接反射。无论是哪种情况,我们都将假定右端的输入阻抗等于ZO。

现在我们可以用电容C和ZO的并联结果替换式()中的ZL项。化简并重新整理各项,得到容性负载反射系数结论:

当频率高于FMAX=(CZOπ)-1时,几乎是完全反射。不要将传输线使用在该频率以上。当频率在FMAX以下时,反射系数则有所区别,它实际上返回上个脉冲,等于输入阶跃的导数。微分常数等于-C(ZO/2)。

如果数字转折频率是在FMAX以下,那么可以估算反射脉冲的峰值的峰值振幅:

其中,△V=输入电压阶跃的大小
P=反射脉冲振幅,V
T上升=输入信号的10~90%上升时间,S
C=负载电容,F
ZO=高频线路阻抗,(L/C)1/2

2、信号通过一个容性负载

假设两边的线路都很长,因而在短时间内,从电容看过去,其有效阻抗都等于ZO=(L/C)1/2。这个假设使得我们能很快地计算出传输系数:

这是一个时间常数为C(ZO/2)的低通滤波器的方程,这个阶跃响应的10~90%上升时间应该为时间常数的2.2倍,或者是:

容性负载使通过它的传播信号的上升时间劣化,采用式()可以算出传播信号的上升时间。它综合了输入的上升时间和电容上升时间,以算出输出的上升时间。

如果符合以下条件之一,则本文的近似值成立:

1、传输线在两个方向都端接。

2、传输线的长度大于上升沿的有效长度(在两个方向)。

当低阻抗驱动器与负载电容连接靠得太近时,从电容端来看,有效驱动阻抗将降低,最终结果是反射更小,以及上升时间的畸变更小。

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