Cómo funcionan las resistencias de terminación; ¿Qué pasa si uso valores más bajos?

Voy a tratar de conectar el chip DDR2 de 8 bits de baja velocidad a FPGA, y tengo algunas preguntas cruciales para que funcione :-)

¿Es correcto que la idea de la resistencia de terminación sea hundir la mayor parte de la señal a GND, de modo que solo una pequeña parte de ella se refleje? ¿Alguien ha intentado poner, digamos, 2-3 resistencias de menor valor para que múltiples reflejos recordatorios estén fuera de fase y causen menos interferencia?

Una línea de transmisión puede modelarse como un conjunto infinito de condensadores e inductores (sin pérdidas). Comienza a usar este modelo a medida que su línea eléctrica se vuelve lo suficientemente grande como para que no pueda pensar en la línea como una conexión instantánea.

Idea general

Primero, un circuito LC tendrá un anillo, y si de repente golpea un "abierto" en lugar de otro circuito LC, rebotará muy alto. Si hiciera un modelo con 10 inductores y 10 condensadores, esto sucedería fácilmente. Cuando coloca la terminación al final, está amortiguando la señal. Si tiene una resistencia perfectamente adaptada al final, tendrá 0 sobreimpulso ya que la resistencia disipará su potencia.

Terminación de fuente

Si, en cambio, coloca una resistencia que coincida con la línea de transmisión en serie entre la fuente y la línea de transmisión, obtendrá una de las técnicas de terminación más eficaces. En este caso, la línea solo se puede conducir a la mitad del voltaje objetivo, pero la señal viaja por la línea y cuando llega a la apertura en el otro extremo (la mayoría de las entradas están casi abiertas con impedancias muy altas) rebota, doblando , y dándole un voltaje completo en el receptor. La señal luego viaja hacia atrás y, cuando llega a la fuente, termina en la resistencia.

Puede que esto no esté claro al instante, sugeriría mucho "Diseño digital de alta velocidad: un manual de magia negra", pero esto significa que su línea no se conduce tan alto en un punto, y el ruido es una función de dV / dt. Esto solo termina el ruido en la línea en la fuente, lo que ayuda mucho. Te sugiero encarecidamente que rompas mi manual favorito de magia negra.

Impedancia de seguimiento

La mayoría de las personas han oído hablar de las formas de ecuación simple de inductancia y capacitancia. La capacitancia sube con el área y baja con la distancia. La inductancia aumenta con el tamaño del bucle.

Si piensa en una traza sobre un plano de tierra, a medida que amplía la traza, el área aumenta pero la distancia no. Esto significa que su capacitancia aumenta mientras su inductancia permanece igual. A medida que aumenta su distancia, su área debe aumentar mucho para mantener la misma impedancia.

Hay muchas calculadoras diferentes por ahí. Encontré uno al instante con una búsqueda en Google .

Simplemente coincida con su impedancia, agregue un poco de terminación e intente evitar malas prácticas como puentear a través de una ruptura en un plano de tierra (sin trazas incrustadas alrededor de estas líneas de señal). Espero que esto también haga que los efectos físicos sean un poco más claros.

¿Demasiado pequeña una terminación?

Realmente obtendrá reflejos, pero en lugar de rebotar, rebotará hacia abajo. Una apertura duplicará su voltaje, todo se reflejará al revés. Un corto hace lo contrario, dándole cero voltaje. También aumenta en gran medida la absorción de energía de su conductor.

Imagine una línea de transmisión como un montón de pesas colgantes conectadas por resortes. Si todo es uniforme, y uno le da un peso en el extremo norte de la línea un breve empujón hacia el sur y lo devuelve a su posición original, una ola muy agradable se propagará hacia el sur por la línea; la energía que se pone en cada peso de un lado se entregará perfectamente al otro, de modo que una vez que la ola haya pasado un peso, ese peso quedará inmóvil en su posición original. Todo muy bien hasta que la ola llegue al final de la línea.

En ese punto, puede suceder una de las tres cosas generales:

1. Si el último peso en el lado sur puede moverse libremente sin nada conectado en su lado sur, aceptará energía de la penúltima ola, pero no tendrá nada contra lo que empujar. El empuje hacia el norte que no recibió del lado sur no cancelará el empuje hacia el sur que recibió del lado norte. El impulso no cancelado del peso hará que tire del peso al norte hacia el sur y comience una ola que se propaga hacia el norte. Tenga en cuenta que si bien la ola norte-sur original era una onda de compresión que resultó en olas que viajaban brevemente hacia el sur desde su punto de partida, la onda reflejada será una onda de tensión con olas que viajan hacia el sur.
2. Si el último peso en el lado sur tiene su resorte del lado sur unido a una pared inamovible, la pared retrocederá más fuerte que uno de los pesos normales. Este empuje más fuerte hará que el peso envíe una ola hacia el punto de partida; Esta nueva ola será una onda de compresión como la original, pero hará que los pesos se desplacen brevemente al norte de su punto de inicio.
3. Si el resorte sur del peso más meridional está conectado a algo que ofrece la cantidad justa de resistencia, toda la energía de la ola se descargará en esa resistencia, y no habrá reflejo.

El escenario donde el último peso tiene cierta resistencia, pero no la cantidad correcta, se comportará como una combinación de (1) y (3), o (2) y (3) arriba. El escenario para disparar es # 3.

Coinciden con la impedancia a la impedancia de seguimiento. Por eso no hay un reflejo. El hecho de que puedan hundir la corriente es solo un efecto secundario. Sus valores deben calcularse en función de la impedancia de rastreo y la del receptor y el controlador. El diseño digital de alta velocidad de Johnson & Graham es el libro que recomiendo sobre este tema.

Múltiples resistencias de menor valor atenuarán la señal demasiado. También puede ser más actual de lo que el controlador puede manejar.

El principio detrás de las resistencias de terminación es hacer coincidir la impedancia de sus entradas con la impedancia de sus trazas de línea de transmisión (PCB) y su fuente. Por lo general, los pines de entrada tienen una alta impedancia de entrada, ya que son CMOS. Agregar una resistencia de valor pequeño en paralelo con el pin de entrada de alta impedancia establecerá efectivamente la impedancia de entrada a la resistencia que agregó. Esto es útil, porque la impedancia de salida suele ser bastante baja, y es fácil hacer una línea de transmisión de micro tira con baja impedancia.

El objetivo cuando se utiliza una resistencia de terminación es acercarlo lo más posible al pin de entrada. Usar resistencias múltiples sería menos óptimo ya que la resistencia es menos como un elemento agrupado. La otra cosa es que debe conocer su impedancia objetivo. Tener una resistencia mayor o menor que su impedancia dará como resultado un desajuste, lo que provocará reflexiones.

No conozco completamente la mecánica de la misma, pero el propósito de la resistencia de terminación es hacer que parezca que la ruta de transmisión continúa para siempre. Cualquier cambio en la impedancia causará reflejos, como conectores, daños en la ruta de transmisión o (obviamente) transición a una ruta con una impedancia diferente.

El uso de una resistencia de menor valor (no estoy seguro de lo que quiere decir con múltiples resistencias de menor valor; si las coloca en cualquier configuración, obtendrá alguna otra resistencia efectiva con peor rendimiento de HF a medida que se extiende) causará su los controladores obtienen y consumen poderes superiores a los normales, lo que puede causar daños

El coeficiente de reflexión sería negativo, por lo que la onda reflejada tendría un cambio de fase de 180 ° como resultado de la transición a un medio de menor impedancia.