Como os resistores de terminação funcionam; o que acontece se eu usar valores mais baixos?

Vou tentar conectar o chip DDR2 de 8 bits de baixa velocidade ao FPGA, e tenho algumas perguntas cruciais para fazê-lo funcionar :-)

É correto que a idéia do resistor de terminação seja afundar a maior parte do sinal para GND, de modo que apenas uma pequena parte dele reflita de volta? Alguém já tentou colocar, digamos, 2-3 resistores de menor valor para que várias reflexões remanescentes fiquem fora de fase e causem menos interferência?

Uma linha de transmissão pode ser modelada como um conjunto infinito de capacitores e indutores (sem perdas). Você começa a usar esse modelo à medida que sua linha elétrica se torna grande o suficiente para que você não possa pensar nela como uma conexão instantânea.

Ideia geral

Primeiro, um circuito LC terá um anel e, de repente, ele "abrir" em vez de outro circuito LC, ele saltará muito alto. Se você fosse fazer um modelo usando 10 indutores e 10 capacitores, isso aconteceria facilmente. Quando você coloca a terminação no final, está amortecendo o sinal. Se você tiver um resistor perfeitamente compatível no final, você terá 0 overshoot, pois o dissipador dissipará sua energia.

Rescisão da fonte

Se você colocar um resistor que corresponda à linha de transmissão em série entre a fonte e a linha de transmissão, obtém uma das técnicas de terminação mais eficazes. Nesse caso, a linha só pode ser direcionada para 1/2 da tensão alvo, mas o sinal viaja pela linha e quando atinge a abertura na outra extremidade (a maioria das entradas é quase aberta com impedâncias muito altas), ela salta, dobrando e fornecendo uma voltagem total no receptor. O sinal viaja para trás e, quando chega à fonte, termina no resistor.

Isso pode não ficar claro instantaneamente, eu sugeriria muito "Design digital de alta velocidade: um manual de magia negra", mas isso significa que sua linha não chega tão alta em um ponto e o ruído é uma função de dV / dt. Isso termina apenas o ruído na linha na fonte, o que ajuda bastante. Eu sugiro fortemente que você rasgue meu manual favorito de magia negra.

Impedância de rastreamento

A maioria das pessoas já ouviu falar das formas simples da equação de indutância e capacitância. A capacitância aumenta com a área e diminui com a distância. A indutância aumenta com o tamanho do loop.

Se você pensar em um traço acima de um plano terrestre, à medida que o amplia, a área aumenta, mas a distância não. Isso significa que sua capacitância aumenta enquanto sua indutância permanece a mesma. À medida que sua distância aumenta, sua área deve aumentar muito para manter a mesma impedância.

Existem muitas calculadoras diferentes por aí. Encontrei um instantaneamente com uma pesquisa no google .

Basta combinar sua impedância, adicionar alguma terminação e tentar evitar práticas inadequadas, como fazer uma ponte sobre uma quebra em um plano de terra (não há traços incorporados em torno dessas linhas de sinal). Espero que isso também torne os efeitos físicos um pouco mais claros.

Uma rescisão muito pequena?

Você realmente terá reflexões, mas em vez de saltar para cima, ele será refletido. Uma abertura dobrará sua voltagem, tudo refletirá para trás. Um curto faz o oposto, fornecendo tensão zero. Também aumenta significativamente a absorção de energia do seu driver.

Imagine uma linha de transmissão como um monte de pesos pendurados conectados por molas. Se tudo estiver uniforme, e se der um peso no extremo norte da linha, um breve empurrão para o sul e retorná-lo à sua posição original, uma onda muito boa se propagará para o sul, abaixo da linha; a energia que é colocada em cada peso de um lado será entregue perfeitamente ao outro, de modo que, uma vez que a onda passe por um peso, esse peso ficará imóvel na sua posição original. Tudo muito bom até que a onda chegue ao fim da linha.

Nesse ponto, uma das três coisas gerais pode acontecer:

1. Se o último peso no lado sul puder se mover livremente sem nada conectado no lado sul, ele aceitará energia da penúltima onda, mas não terá nada contra o que pressionar. O empurrão para o norte que não recebeu do lado sul não cancelará o empurrão para o sul que recebeu do lado norte. O momento não-acelerado do peso fará com que ele puxe o peso para norte ao sul e inicie uma onda que se propaga para o norte. Observe que, embora a onda norte-sul original tenha sido uma onda de compressão que resultou em ondas viajando brevemente para o sul a partir do ponto de partida, a onda refletida será uma onda de tensão com as ondas que viajam para o sul.
2. Se o último peso no lado sul tiver sua mola do lado sul presa a uma parede imóvel, a parede recuará com mais força do que faria com um dos pesos normais. Esse empurrão mais difícil fará com que o peso envie uma onda de volta ao ponto inicial; essa nova onda será uma onda de compressão como a original, mas fará com que os pesos se desloquem brevemente ao norte do ponto inicial.
3. Se a mola sul do peso mais ao sul estiver conectada a algo que oferece a quantidade certa de resistência, toda a energia da onda será despejada nessa resistência e não haverá reflexo.

O cenário em que o último peso tem alguma resistência, mas não a quantidade certa, se comportará como uma combinação de (1) e (3) ou (2) e (3) acima. O cenário a ser analisado é o nº 3.

Eles correspondem à impedância com a impedância de rastreamento. Por isso não há reflexão. O fato de que eles podem afundar a corrente é apenas um efeito colateral. Seus valores devem ser calculados com base na impedância de rastreamento e no receptor e no driver. Design digital de alta velocidade da Johnson & Graham é o livro que eu recomendo sobre esse tópico.

Vários resistores de menor valor atenuam muito o sinal. Também pode ser mais atual do que o driver pode suportar.

O princípio por trás dos resistores de terminação é combinar a impedância de suas entradas com a impedância de seus traços de linha de transmissão (PCB)) e sua fonte. Normalmente, os pinos de entrada têm alta impedância de entrada, pois são CMOS. A adição de um resistor de pequeno valor em paralelo ao pino de entrada de alta impedância definirá efetivamente a impedância de entrada para o resistor que você adicionou. Isso é útil, porque a impedância de saída geralmente é bastante baixa e é fácil criar uma linha de transmissão de micro strip com baixa impedância.

O objetivo ao usar um resistor de terminação é torná-lo o mais próximo possível do pino de entrada. Usar vários resistores seria menos ideal, pois o resistor é menos como um elemento agrupado. A outra coisa é que você deve saber sua impedância alvo. Ter uma resistência maior ou menor que a sua impedância resultará em incompatibilidade, o que causa reflexões.

Eu não conheço completamente a mecânica disso, mas o objetivo do resistor de terminação é fazer com que pareça que o caminho da transmissão continua para sempre. Qualquer alteração na impedância causará reflexos, como conectores, danos ao caminho da transmissão ou (obviamente) transição para um caminho com impedância diferente.

O uso de um resistor de valor mais baixo (não sei o que você quer dizer com vários resistores de menor valor - se você os colocar em qualquer configuração, você obterá alguma outra resistência efetiva com pior desempenho de HF à medida que for se espalhando) drivers para obter e consumir potências mais altas que o normal, o que pode causar danos.

O coeficiente de reflexão seria negativo, portanto a onda refletida teria uma mudança de fase de 180 ° como resultado da transição para um meio de impedância mais baixo.