电子产业一站式赋能平台

PCB联盟网

搜索
查看: 74|回复: 0
收起左侧

为什么SPI信号输出端加22Ω或33Ω电阻?

[复制链接]

724

主题

724

帖子

5176

积分

四级会员

Rank: 4

积分
5176
发表于 2024-12-3 08:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

poizswhlm2y64066434708.gif

poizswhlm2y64066434708.gif

7 B6 y8 ]5 E( G  M点击上方蓝色字体,关注我们! I5 r$ |8 z2 F9 A5 S" M" V7 t
6 c7 C4 A' Z4 o/ |$ x6 G, r

vnyuwciwyec64066434808.png

vnyuwciwyec64066434808.png
& W! ~- E: f% `9 |/ }
4 N3 J; H$ k3 u( P+ Q8 q
1
( o6 b; ~0 m9 J$ W反射与源端匹配的原理
2 {  }& [6 `3 s+ |2 E$ {在高速数字信号传输中,当信号的驱动端(如单片机或FPGA)输出到负载端(如传感器)时,会经过PCB上的传输线。
9 z" e- q% Z( \( ]# W( D$ i. p/ T, n+ E( p  u+ e: N2 ]7 _- A
如果传输线的特性阻抗 Z0与驱动源的输出阻抗 Zd不匹配,会引发信号的反射。
7 v* H1 B) i9 ]4 |9 g8 q& z3 a
: }6 _9 t% |; M! u3 h反射会导致信号波形的失真,造成振铃、过冲等问题,特别是在信号上升沿和下降沿处显著。
4 @6 d& N2 `8 c8 K3 j1 i
) T+ a0 e, S/ Y. {# y; P. q源端匹配就是通过在驱动端串联一个电阻 R,使得信号源的输出阻抗加上串联电阻达到与传输线阻抗 Z0 匹配,以减少反射。. s+ U2 l( U( D( l. E
# M+ h9 R+ x% ~. N; O( n

irwiu3xvz4164066434908.png

irwiu3xvz4164066434908.png

: V2 X" m( H+ g) X% N( ^- n, j
4 _$ F) J1 {# H! Z因此,通过在源端串接电阻 R=Z0?Zd,可以优化阻抗匹配,从而有效抑制反射。
5 r- w; Q8 i( T1 [
' U# S" s- s1 c2 U1 X6 q  @& a" H而22Ω或33Ω电阻通常是经验所得的合理数值,适用于多数数字电路。
6 `8 Z7 v4 q% H0 n25 m% |  I0 X) b* ?% o
数字电路匹配
( v% w9 Y. y+ y$ E在射频电路中,通常会使用电感、电容等无源器件进行匹配,这种匹配被称为共轭匹配(conjugate matching)。1 \% w( N4 ^& W. p" e1 A
2 P, J' y; f: N( r
其目的是使信号能量最大化地传输至负载,且往往要求精确的50Ω匹配。/ M$ J, U, y6 W
8 g  h# S, n7 `( K
然而,数字电路的匹配方式较为简单,目标是抑制反射,而非能量最大传输,因此通常采用电阻来进行源端匹配。1 Z9 F5 B* a5 O0 l6 A

$ `. z1 L1 f' p" f8 Y电阻匹配的方法不仅简化了设计,也在信号完整性与实际操作成本之间提供了合理的平衡。. w% m% @& M- d: m: x/ V3 X; `! `
3* s. @( {; l4 m" D) i

- n0 J% O+ G- [! O为什么选择22Ω或33Ω?
4 S2 W3 O8 h" L7 z% c; z6 }2 I1 m9 a
实际操作中,数字器件的输出阻抗 Zd往往并不理想,且存在较大的差异性。
2 g9 h% n2 G) \/ L9 m. j; @4 ]
* n6 u# ]) j, |( P* ^+ R例如,甚至同一型号的芯片,其输出阻抗在不同的工作条件下也会有所不同。
" M3 u0 W* k: a# f+ P) f. \  I& C, Q: H3 V6 }$ h
论坛和文献中提到的一些理论公式,如Zo = (Vdd-VOH) / IOH以及Zo = VOL/IOL,只能作为一个参考,而非绝对的计算标准。
$ R6 T+ G% T8 g. p: w& e2 s7 J# r6 d  c# [

glyeik4t3ek64066435008.png

glyeik4t3ek64066435008.png
* }) _: ], T# q, H( i( r

5 {1 G2 P. S8 s% z  T基于经验,22Ω或33Ω的电阻往往可以在大多数情况下减少振铃和反射,因此被广泛采用。8 o* X0 J5 I$ Y" C; ]; h2 K
4
: U9 Y8 R6 t8 v8 I7 D. l实际设计中的调试
0 d2 _: s# ^5 \$ `在实际设计中,由于器件和PCB布局的差异,电阻值可能需要微调,因此设计时通常会在PCB上预留电阻焊盘。7 W& @8 i  j$ k3 `0 x& \
  _0 d9 F, L5 Q0 |" ?6 M
调试时,可以在不同阻值下使用示波器观察波形,逐步调整电阻,直到波形的振铃和过冲达到最低。9 b9 M9 R" E9 M) S2 z

* w4 K$ [& }& A8 q这样可以在设计初期为后续的调试和优化提供灵活性。
. `: a& Y, |2 a2 G" N2 x2 T' \1 y9 U
5 o9 x% a# W3 g" H% a% [7 g串接22Ω或33Ω电阻的做法体现了数字电路设计中“源端匹配”的重要性。1 j' y- _2 }5 J& J$ P  h) a" O0 \

- e/ m& @$ Z5 h* y! L3 X, T8 L通过合理的电阻匹配,能抑制振铃和反射,保证信号的稳定和可靠性。
- _0 j9 e* @) a( ~

wceza34uy2i64066435108.jpg

wceza34uy2i64066435108.jpg

9 [2 e' w/ {3 `& A

myphd3aafkc64066435208.gif

myphd3aafkc64066435208.gif

6 Y  k0 u' @/ z8 s点击阅读原文,更精彩~
回复

使用道具 举报

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


联系客服 关注微信 下载APP 返回顶部 返回列表