轻轻松松让你学会阻抗匹配原理和方法

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Meomery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（Loop）系统。该"讯号"前行中若将其飞行时间暂短加以冻结，即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等 所共同呈现的瞬间阻抗值（Instantanious Impedance），此即所谓的"特性阻抗"。　　是故该"特性阻抗"应与讯号线之线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）都扯上了 关系。

4.2 阻抗匹配不良的后果　　由于高频讯号的"特性阻抗"（Z0）原词甚长，故一般均简称之为"阻抗"。读者千万要 小心，此与低频AC交流电（60Hz）其电线（并非传输线）中，所出现的阻抗值（Z）并不完全相同。数位系统当整条传输线的Z0都能管理妥善，而控制在某 一范围内（±10﹪或 ±5﹪）者，此品质良好的传输线，将可使得杂讯减少，而误动作也可避免。　　但当上述微带线中Z0的四种变数（w、t、h、 r）有任一项发生异常，例如讯号线出现缺口时，将使得原来的Z0突然上升（见上述公式中之Z0与W成反比的事实），而无法继续维持应有的稳定均匀 （Continuous）时，则其讯号的能量必然会发生部分前进，而部分却反弹反射的缺失。如此将无法避免杂讯及误动作了。例如浇花的软管突然被踩住，造 成软管两端都出现异常，正好可说明上述特性阻抗匹配不良的问题。

4.3 阻抗匹配不良造成杂讯　　上述部分讯号能量的反弹，将造成原来良好品质的方波讯号，立即出现异常的变形（即发 生高准位向上的Overshoot，与低准位向下的Undershoot，以及二者后续的Ringing）。此等高频杂讯严重时还会引发误动作，而且当时 脉速度愈快时杂讯愈多也愈容易出错。
 

5.长线传输的阻抗匹配设计

对于高频信号来说，如果时钟脉冲信号的脉宽足够长，那么出现在该时钟脉冲信号上的反射能量和振铃能量，将由原来的一个变成两个或者更多，因而导致系统的时 钟脉冲信号出现异常。此外，反射还会使逻辑器件的噪声容限变差。在该系统设计中，由于雷达输出信号为1 kΩ阻抗，因而不利于长线传输，并产生信号反射现象。反射结果对模拟的正弦波信号形成驻波，数字信号则表现为上升沿和下降沿的振铃和过冲。该过冲不仅会形 成强烈的电磁干扰，也会损坏用于后级输入电路的保护二极管，甚至失效。图1示出信号过冲波形。一般而言，过冲超过O．7 V就应采取相应措施，在图2中，信号源阻抗、负载阻抗是造成信号反射的主要原因。因此要将阻抗变换为50Ω。以利于长线传输。根据史密夫图表可知，电容或 电感与负载串联，可增加或减少负载阻抗，且其图表上的点会沿着代表实数电阻的圆圈走动。如果电容或电感接地，则图表上的点会以图中心旋转180°。然后才 沿电阻圈走动，再沿中心旋转180°。重复上述方法直至电阻值变为1，即可直接把阻抗力变为零，这样就完成匹配。

5.1 系统工作原理
　　系统设计中，首先用变压器隔离雷达输出信号，然后通过分压跟随放大，使电容隔离，最后输出6路频率码。图3和图4分别给出系统总体设计框图和具体电路设计。

5.2 器件选择依据与匹配计算

　  a.变压器的选择
　　隔离变压器选用1：1的变压器。由于次级不与地相连，因此次级上任一根线与地之间都没有电位差。隔离变压器的特点就是初级与次级隔开，使他们之间不产生回路，但1：1的隔离变压器严禁次级接地。其原理如图5所示。

若 次级