Яке значення припинення опору джерела?

15

З огляду на таку схему:

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

У чому важливість R1? Можна здогадатися, що вихідний опір BUF1 дорівнює імпедансу лінії електропередачі, але чому це важливо? Що станеться, якщо R1 пропущено? Як впливає на це інше? Можливо, це відповідне навантаження, відкрите або коротке. Можливо, це лінія електропередачі з розривами в ній.

transmission-line impedance-matching

— Філ Мороз
джерело

Ви можете ігнорувати ефекти телеграфу R1, якщо підтримуєте. затримка <5% часу підйому при 2 см / нс або 0,5 нс / см опора. затримка. Тоді вихід - це просто дільник напруги з навантаженням на будь-якій частоті, якщо вас не турбує <1% пульсація або зсув фази або сама затримка опори. В іншому випадку є коефіцієнт відбиття, який спотворює форму хвилі, починаючи з дзвінка на ступінчасті хвилі.

— Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75

11

Ідея полягає в тому, що сигнали поширюються з кінцевою швидкістю, тобто певному сигналу потрібен tчас, щоб дістатися з одного кінця лінії передачі до іншої. Кабель також має деяку внутрішню ємність / індуктивність на одиницю довжини, яку можна наблизити до характерного опору (якщо вважати відсутністю втрат):

Z_{0} = \sqrt{\frac{L}{C}}

$\begin{equation} Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}} \end{equation}$

Це імпеданс, який спочатку відчуває джерело, коли сигнал змінюється, при цьому рівень сигналу діє як ланцюг дільника напруги між R1 і Z0:

V_{s} = V_{i n} \frac{Z_{0}}{R_{1} + Z_{0}}

$\begin{equation} V_s = V_{in} \frac{Z_0}{R_1 + Z_0} \end{equation}$

Коли сигнал подасть на кінець кабелю, він зрозуміє, що немає чим скидати енергію сигналу. Сигнал повинен кудись піти, тому він відскакує від далекого кінця і повертається до джерела. Коли вона досягне джерела, напруга джерела буде вдвічі перевищує вихідну $V_s$ , яка буде витікати через R1 до джерела.

Якщо $R_1$ = $Z_0$ , $V_S = V_{in}$ і вся лінія електропередачі досягли сталого стану, оскільки більше енергії не може бути введено в нього або поглинано з лінії. Це ідеально, оскільки лінія досягла сталого стану в ~2t(один t, щоб дістатися до цілі, і один t, щоб повернутися до джерела).

Якщо $R_1$ занадто великий, $V_S$ все одно буде більшим, ніж $V_{in}$ тому джерело продовжить скидати енергію в лінію електропередачі, і напруга лінії електропередачі буде повільно наростати, коли сигнал відскакує назад / назад.

Якщо $R_1$ занадто малий, $V_S$ перевернеться, коли сигнал повернеться. У цьому випадку хвиля падаючого краю поширюватиметься вниз по лінії, оскільки джерело намагається поглинати надлишкову енергію, перекачену в лінію, і знову напруга буде відскакувати назад / вперед, поки не буде досягнуто стійкого стану.

В останніх 2 випадках цільова напруга може відскакувати вище / нижче певного цифрового логічного рівня в кілька разів, щоб приймач міг отримати помилкові біти даних. Це також може бути потенційно шкідливим для джерела, оскільки відбитий сигнал може підніматися, викликаючи надмірне напруження.

$R_2$

$R_2 = Z_0$

$R_2$

Використовуючи $R_1 = Z_0$ $R_2 = Z_0$ $R_1 = R_2 = Z_0$

Я написав онлайн-симулятор лінії передачі, щоб пограти, з яким демонструє припинення джерела. Мені здалося корисним для візуалізації цих хвиль поширення сигналу вздовж лінії передачі. Виберіть досить великий R2, і ви зможете наблизити відкритий, як у випадку, який у вас є. Це лише моделі ліній електропередач без втрат, але зазвичай досить точні.

— helloworld922
джерело

приємне моделювання. +1

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

4

З точки зору цілісності сигналу (вимірюється ступеневою відповіддю на стороні приймача) три конфігурації однакові (Zsource - Zload):

1) 50 Ом - нескінченність (припинення джерела)
2) 0 Ом - 50 Ом (припинення навантаження)
3) 50 Ом - 50 Ом (припинення на обох кінцях)

Однак у 3-му варіанті спостерігається зниження амплітуди на 50%. Отже, з практичної точки зору слід уникати третього варіанту, якщо для цього немає вагомих причин.

Відмова від відповідальності: це охоплює однопроводовий ідеальний кабель «точка-точка», один напрямок зв'язку між джерелом та приймачем. Якщо на шляху є перехрестя, то, можливо, має сенс використовувати подвійне припинення - я не думав про це.

— Сергій Горбіков
джерело

2

Гаразд, ось довгий, але надто узагальнений опис того, що відбувається ...

Імпеданс лінії електропередачі (aka сліду) становить 50 Ом, це означає, що, коли сигнал рухається по кабелю, він виглядає як навантаження 50 водія на водія. Коли він потрапляє в кінець сліду, він відбивається назад і змушує частини сліду тимчасово досягати набагато більшого / нижчого напруги, ніж слід. Ми називаємо це промах і підкреслення.

З джерелом резистора 50 Ом резистор плюс слід 50 Ом утворює дільник напруги (діл на 2). Незадовго до того, як сигнал потрапить до кінця, сигнал у цьому місці становить 50% від необхідної амплітуди. Одразу після того, як сигнал потрапить до кінця, віддзеркалення поєднується з 50% вихідним сигналом і виходить ідеальним 100% амплітудним сигналом. Відбиття повертається до резистора джерела, де воно поглинається.

Приймач, розташований на самому кінці траси, побачить переважно ідеальну межу сигналу. Але приймач посередині чи біля резистора спочатку побачить 50% сигнал, а потім 100% сигнал. Через це припинення джерела використовується лише тоді, коли є лише один приймач, і цей приймач повинен бути розташований в кінці траси.

Якщо резистор не відповідає опору проводу / сліду / кабелю, то дільник напруги не 50% - це призводить до недосконалої відповідності та відображення може спричинити проблеми.

2

Само використання терміналу джерела не є великим, але досить часто використовувати як припинення джерела, так і завершення завантаження, і просто почати з сигналу, який у два рази сильніший, ніж той, що повинен бути отриманий в кінці. Використання як джерела, так і припинення навантаження дозволить сигналу чисто поширюватися, навіть якщо є ділянка лінії електропередачі, де імпеданс не є правильним (наприклад, на стику двох кабелів). Якщо хтось використовував припинення навантаження самостійно, сигнал, що відображає цю недосконалість, буде переосмислений біля джерела і з’явиться через деякий час при навантаженні.

— supercat

2

R_{1} = 0 Ω

$R_1=0\Omega$

1

Я припускаю, що тут припущення полягає в тому, що опір навантаження на іншому кінці лінії дуже великий, правда? Це було не зовсім так у ситуаціях, про які я мав на увазі (напевно, я уявляв антену як навантаження), але я думаю, що це норма в цифрових схемах. Я правий?

— Філ Мороз

1

@DavidKessner: Якщо є одне навантаження і якщо можна обґрунтовано очікувати, що на лінії між джерелом і завантаженням не буде невідповідностей імпедансу, припинення лише для джерела добре. Здається, у відео зазвичай використовується імпеданс джерела та навантаження 75 ом, хоча я бачив, що пристрої роблять усілякі дивні речі таким чином, що деякі комбінації працюють разом, а інші - ні.

— supercat

1

@supercat Так, аналогове відео над коаксіальним є найпоширенішим, яке використовує подвійне припинення. Gigabit Ethernet також використовує подвійне припинення, але більше, тому що кожна пара проводів двостороння. Сучасні інтерфейси, які використовують диференційну сигналізацію (HDMI, PCIe, SATA), використовують кінцеве припинення, але здебільшого тому, що вони використовують сигнали поточного режиму. Я, чесно кажучи, не робив моделювання подвійних припинень з невідповідностями, оскільки крім аналогового відео мені просто не потрібно було. Я пограю з цим і побачу, що станеться.

1

R1 не важливий за умови правильного припинення лінії електропередачі. Я дуже проводжу такі лінії і отримую гідний прийом в дальньому кінці лінії електропередачі, але він повинен бути правильно припинений.

— Енді ака
джерело

R1 - це припинення, воно називається припиненням джерела. Але якщо у вас є належне припинення, R1 погіршить ситуацію. Якщо R1 = 50 і у вас закінчення (50 Ом), весь сигнал буде ослаблений на 50%, що не добре. Тож очевидно, що R1 важливий.