Перейти к содержанию

Переменнотоковое согласование

Параллельный резистор на конце линии убирает отражения, но постоянно греет драйвер. Если поставить последовательно с ним конденсатор, ток потечёт только во время фронтов — это переменнотоковое, или RC-согласование.

Обновлено Редакция GAW

Переменнотоковое согласование (AC termination, RC-согласование) — цепь из резистора, равного волновому сопротивлению линии Z0, и последовательного конденсатора, подключённая на дальнем конце линии к общему проводу. На фронте сигнала конденсатор ещё не заряжен и для волны почти закорочен, поэтому линия нагружена на Z0 и волна поглощается без отражения. В установившемся режиме конденсатор заряжен, и постоянный ток через цепь не течёт. TI называет RC-согласование одним из четырёх распространённых способов вместе с последовательным, параллельным и по Тевенину (SCAA082A, разд. 1.3.2).

Сравнение

СпособПотреблениеКомпонентовДобавляет задержку
Параллельноебольшое1нет
По Тевенинубольшое2нет
Последовательноемалое1да
Переменнотоковоесреднее2нет

По табл. 1 TI SZZA009. RC-согласование сохраняет главное достоинство параллельного — согласование на конце, где волна и отражается, а значит, полный уровень сразу на всей линии и работу с несколькими приёмниками — и снижает потребление со «большого» до «среднего». Цена — второй компонент.

Как выбрать конденсатор

Номинал ёмкости TI не нормирует, поэтому дальше — наш вывод из принципа работы. Конденсатор должен оставаться почти разряженным, пока волна идёт до конца линии и обратно, то есть постоянная времени Z0·C должна быть заметно больше двойной задержки линии. Слишком большой конденсатор на каждом фронте забирает лишний заряд и нагружает драйвер, а заметная часть энергии сигнала всё равно тратится на его перезаряд. Поэтому:

  • выигрыш по потреблению больше на линиях, которые долго стоят в одном состоянии;
  • на тактовой линии с частыми фронтами средний ток растёт с частотой, и выигрыш меньше;
  • окончательное значение подбирают моделированием или по осциллограмме у приёмника.

Резистор при этом выбирают как для обычного терминатора — равным Z0. Если сопротивление отличается, отражение остаётся — его величину даёт формула коэффициента отражения. Полный разбор способов согласования — в статье «Целостность сигналов».

Частые вопросы

Какую ёмкость ставить в RC-согласовании?

TI в сравнении способов её не нормирует. Из принципа работы следует компромисс (наш вывод): конденсатор должен оставаться почти закороченным на время, пока волна бежит туда и обратно, то есть постоянная времени R·C должна быть заметно больше двойной задержки линии, а с другой стороны — малая ёмкость меньше нагружает драйвер на каждом фронте. Окончательно значение подбирают моделированием или по осциллограмме.

Чем RC-согласование лучше обычного резистора на землю?

Отсутствием постоянного тока. Резистор Z0 на землю нагружает драйвер всё время, пока на линии единица, — десятки миллиампер. С конденсатором ток течёт только во время перезаряда на фронтах. По сравнению TI потребление у RC-согласования среднее, а у параллельного — большое, и задержки оно тоже не добавляет.

Подходит ли RC-согласование для тактовых сигналов?

Для сигналов с частыми переключениями выигрыш меньше: конденсатор перезаряжается на каждом фронте, и средний ток растёт с частотой. Больше всего оно выгодно на линиях, которые долго стоят в одном состоянии, — там постоянный ток параллельного резистора был бы потрачен зря.

Источники

  1. Texas Instruments. High-Speed Layout Guidelines (SCAA082A, November 2006, revised August 2017) — разд. 1.3.2: переменнотоковое согласование — одно из четырёх распространённых наряду с последовательным, параллельным и по Тевенину; ρ = (R − Z0)/(R + Z0)
  2. Texas Instruments. PCB Design Guidelines For Reduced EMI (SZZA009, November 1999) — разд. 2.4.3, табл. 1: переменнотоковое — потребление среднее, два компонента, задержки не добавляет; параллельное и по Тевенину — большое потребление; последовательное — малое, добавляет задержку
  3. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, vol. II: AC, 6th ed., 2021, chapter 14 (CC BY 1.0) — разд. 14.5: согласованная нагрузка устраняет отражения при любой длине линии

Нашли ошибку?

Смотрите также