[求助] 数字信号线上为什么有一个串联小电阻?(DC2222A LTC2500)

RobertLiang   2022-4-19 21:44 楼主

专家您好,

我看了 DC2222A (LTC2500 的评估板)的原理图,发现所有(比如在 FPGA 与 ADC 间的)数字信号传输线上无一例外都有一个 33Ω 串联电阻(甚至包括时钟线),如下图所示:

image.png image.png

 

这个数字电路时钟信号约 50MHz,ADC数据手册特别提到使用 low-jitter 时钟源。

请问:

这个 33Ω 电阻的作用是什么?(师兄说是用来防止过冲,不过我认为鉴于 io 接收端的 Ci 为 pF 量级,这个作用应该可以忽略吧)   

回复评论 (11)

1 来自 12楼 RobertLiang 

答案总结:

首先感谢论坛专家的回答,给了我启发和指导。但这些回答仍不够具体。

最近我在 Xilinx 官方文档: <ug471_selectIO_Kintex_7_FPGA> 中,看到了官方的解释。因此,将此问题的答案进一步地拓展、补充,如下:

 

> Chp: Supported I/O Standards and Terminations

     > LVCMOS (Low Voltage CMOS) 

image.png

上图中展示了 LVCMOS 的三种推荐的“匹配方式” (匹配,即阻止了信号波形在端接处的反射,从而快速达到信号的稳定),从上而下依次为:

    1.不做匹配(最简单,KC705中大多数IO也是这么处理的,可能 Xilinx 认为非高性能的 IO 口并不需要匹配处理);

    2. 始端匹配(我认为就是本问题的标准答案);

           为什么串联的“阻尼电阻 RS ”选择为33、22Ω而非标准传输线阻抗50Ω?因为 RS 的作用是和 LVCMOS 的输出阻抗 RD 相加,从而达到和传输线 Z0 相匹配的目的。

    3. 终端匹配

            需要电阻拉到 GND 或 电源平面,好处是抑制了信号的第一次反射,SI 性能最好(存疑,欢迎指正?),缺点是比始端匹配复杂一些,有直流功耗。

 

自此我的问题的答案也就清晰了:

DC2222A 中使用的是“始端匹配”;匹配电阻的选取 + 输出端口的 输出阻抗 = 传输线特征阻抗;始端匹配可以防止信号回到输出端口时发生二次反射,造成振铃等不稳定的现象。

 


 

进一步拓展,对于双向 IO 口,则只适合 不匹配 或 终端匹配, 不适合 始端匹配。如图

image.png  


 

最后再抛出一些细节上的问题,如果您感兴趣欢迎交流讨论:

1. Xilinx 的各种手册中我没有看到 输出端口的输出阻抗 的参数,始端电阻的取值选取是否只推荐通过测试的方法?

2. 我应该选取哪一种匹配方式,是否有更清晰的标准和界限?

 

再次感谢!

本帖最后由 RobertLiang 于 2022-5-12 11:30 编辑
点赞  2022-5-12 11:20

该电阻在高速数字电路中必须,用于阻抗匹配、抑制信号反射以保证信号质量。

上传了一些书籍资料,也许有你想要的:https://download.eeworld.com.cn/user/chunyang
点赞 (1) 2022-4-19 23:02

实际体现可以用示波器测下信号线有无22欧姆或者33欧姆的眼图,这样更能理解该电阻作用

点赞 (1) 2022-4-20 00:48

该串联电阻最主要的作用是抑制信号反射。

点赞 (1) 2022-4-20 08:39

阻尼电阻,FPGA或DSP的时钟线上,比较常用10Ω、22Ω、33Ω,PCB布置时要靠近IC端放置

点赞 (2) 2022-4-20 08:50
引用: qwqwqw2088 发表于 2022-4-20 08:50 阻尼电阻,FPGA或DSP的时钟线上,比较常用10Ω、22Ω、33Ω,PCB布置时要靠近IC端放置

同答,阻尼电阻。原理就是阻抗匹配。

点赞 (1) 2022-4-20 13:52
引用: qwqwqw2088 发表于 2022-4-20 08:50 阻尼电阻,FPGA或DSP的时钟线上,比较常用10Ω、22Ω、33Ω,PCB布置时要靠近IC端放置

谢谢!

不过还是有点困惑需要请教:

 

1. 一般的高速传输线特征阻抗 50Ω ,常见的阻尼电阻值为何没有这一种?22、33 Ω 是需要根据经验或者测试来得到的数值吗?

2. “靠近 IC 放置”,是指靠近信号发送端吧?


最后,我仍然好奇他的原理,百度“阻尼电阻”没有搜到相关技术文章,而论坛中的回答只提出了粗略的概念。能否指点一下有什么可供参考的资料?

 

再次感谢!

点赞  2022-4-20 14:46
引用: bigbat 发表于 2022-4-20 13:52 同答,阻尼电阻。原理就是阻抗匹配。

谢谢,我很好奇具体的原理,能解释一下如何阻抗匹配吗?

(因为该电阻是串联,和常规的终端、始端匹配连接方法不同,且阻值也只有33欧。)

或者能否推荐一些有助于深入探究的参考资料。谢谢!

点赞  2022-4-20 14:49
引用: RobertLiang 发表于 2022-4-20 14:49 谢谢,我很好奇具体的原理,能解释一下如何阻抗匹配吗? (因为该电阻是串联,和常规的终端、始端匹配 ...

信号源的内阻和接收端的电阻相等时,信号源的输出功率最大。

点赞 (1) 2022-4-20 15:02
引用: RobertLiang 发表于 2022-4-20 14:46 谢谢! 不过还是有点困惑需要请教:   1. 一般的高速传输线特征阻抗 50Ω ,常见的阻 ...

信号完整性分析里有这方面的介绍

网上也能查出来的

 

点赞 (1) 2022-4-20 17:35

信号完整性,里面介绍阻抗匹配对高速信号的影响很大,你可以参考下

点赞 (1) 2022-4-21 14:29
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