信号反射噪声的改善方法及仿真验证(3)
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【摘要】(1)菊花链结构 菊花链结构从发射端T出发依次到达各接收端R进行布线,阻抗比较容易控制,如图15所示。连接每个接收端的短桩线stub需要较短,最好小于上
(1)菊花链结构
菊花链结构从发射端T出发依次到达各接收端R进行布线,阻抗比较容易控制,如图15所示。连接每个接收端的短桩线stub需要较短,最好小于上升时间的1/8,因为stub表现为容性负载,它将会降低信号的上升时间。但通常情况stub较长,信号上升沿较短时,反射较大,此时需要进行端接匹配消除反射从而对信号进行改善。
图15 菊花链拓扑结构示意图
菊花链结构中,有时中间分支的接收器信号很差,即使在链的末端使用了AC端接也解决不了问题[4]。此时可以在每个分支中串联一个阻尼电阻。多个接收器的反射信号在中间分支的各个接收器之间反复地反射震荡叠加,该电阻、分支线、接收器输入电容构成RC网络。电阻减小了电容的充电电流,使信号上升沿变缓,因此减小了反射,噪声会明显减小。由于前端分支反射较后级分支的反射大,故阻尼电阻阻值设定为:
以某AOE信号为例,从发送端D1(SN74LVTHADL)到接收端器件,由近及远连接的器件依次为D2(S29GL128)、D3(XC3S1400)、D4(XC3S1400)、D5(XC6SLX100), 匹 配 电阻 为 :RT1=510 Ω;RT2=82 Ω;RT3=51 Ω;RT4=33 Ω。 因 后 端反射较小,RT3和RT3可以精简省略掉而不影响信号逻辑电平判定。匹配前后的仿真波形见图16。
(2)Fly-by结构
Fly-by结构是一种特殊的菊花链结构,如图17所示,由于其stub为0,因此有较好的信号完整性[4]。然而,这种结构“继承”了菊花链结构的缺点:各个接收端R存在延迟。对于负载端匹配,各处的信号均完整,只是幅度由于分压有衰减。对于源端匹配,只要保证靠近源端的接收器后面的传输线的反射延迟小于信号上升沿RT,就可保证信号完整。如果传输线较长,则需要进行端接匹配,可以采取在远端上拉或者下拉电阻的方式。以DDR3(MT41系列)地址线为例,上拉 RL值为 39.21 Ω,上拉电源电压值为0.75 V,波形有明显改善,如图18所示。
图16 菊花链结构采用匹配措施前后对比波形图
图17 Fly-by结构端接示意图
图18 Fly-by拓扑结构端接前后接收端波形示意图
如果接收端采用的元器件型号不同,各个接收端反射较大,菊花链的端接方法在此同样适用。
(3)远端簇拓扑结构(T型分支结构)
远端簇结构,发射端T到A的长度远大于各个接收端R到A的长度,即所有的接收端都在反射端的远处并簇拢在一起,如图19所示。这种结构保证信号的关键在于各个分支要尽量等长,一般采用源端端接方式[4]。这种结构也叫T形分支结构、等臂分支拓扑结构。分支等长情况下,波形质量很好,如图20所示;如果分支不等长,各个分支处接收端波形急剧恶化,如图21所示。采取源端匹配RT为22 Ω电阻后波形明显改善,原波形边沿回沟改善为边沿单调,如图22所示。
图19 远端簇结构端接示意图
图20 各分支等长时接收端波形
图21 各分支不等长接收端波形
图22 各分支不等长采取源端匹配后的接收端波形
(4)星型拓扑结构
星型结构,发射端T和接收端R共用一个中心节点A,其中T到A的距离短,R到A的距离较长,如图23所示。通常采用各个分支单独进行串联端接,但是在星型结构中串联端接电阻RT的选择有一定的难度[4]。
图23 星型结构端接示意图
串联端接电阻选取有分支等长和分支不等长两种情况。
如果能够保证各个分支等长,则串接电阻应按照约束条件选取:
其中N为分支个数;Zout为驱动器的输出阻抗。如果输出阻抗Zout=10 Ω,且有3条支路,传输线的特性阻抗Z0=50 Ω,那么端接电阻RT=20 Ω。在这种等长配置下,每个支路的接收端接收到的信号波形都很理想。但是假如驱动器输出阻抗Zout=20 Ω,那么按照约束条件计算的端接阻值为RT=-10 Ω,说明在这种情况下无法通过串联端接的方式来使几个接收信号达到较理想的质量。
如果不能保持各个分支等长(等长的约束增加了布线难度),则串接电阻应该按照下面的约束条件选取[4]:
按照上面同样的参数,计算得到的端接电阻值为41.8 Ω。每个接收端信号的上升沿和下降沿不是很理想,有形成台阶的趋势,分支路越多,这个台阶就会降低。因此,使用星型拓扑驱动多个负载时,有一定的限制,分支过多可能找不到合适的端接阻值。这和工程案例中的仿真结果也是一致的。
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2021/0726/539.html
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