PCB设计仿真之探讨源端串联端接

作者：一博科技高速先生成员 孙宜文上期高速线生简单介绍了反射原理也提到了源端串联端接，笔者借此篇文章再深入探讨下，本文使用Sigrity Topology Explorer 17.4仿真软件。https://p6.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/0e151b83f12845f396ce0c238859f60e~tplv-tt-shrink:640:0.image

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搭建一个简单的电路模型，给一个上升沿和下降沿均为0.5ns的脉冲波形，电压跳变为0V-2V-0V，高电平持续时间为10ns，假定芯片内部驱动17ohm，路径中传输线的时延为1ns，一起看下这个链路的接收端和发送端波形：https://p3.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/f3ebb98e05dd4947bf22d4f53c2b8923~tplv-tt-shrink:640:0.image

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仿真结果：https://p9.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/db893201a2074f65a3194de93e833e49~tplv-tt-shrink:640:0.image

传输线阻抗50ohm，通道末端开路。实际电路在工作的时候，末端通常是高阻状态，也就是和开路差不多。信号到达末端全反射，每个时间阶段观测点的电压值这里就不做解释了，感兴趣的读者可以结合反射系数计算。
负载端接收到信号过冲很大，当在靠近源端的地方加上33ohm的电阻后仿真结果如下:https://p6.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/cbd072ca2a6246b88d10af93bc96b7da~tplv-tt-shrink:640:0.image

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源端阻抗得到匹配
接下来我们用实际情况做例子，模拟一个33Mbps的local bus信号，发现无端接时候的信号波形，只有一点小小的过冲，是一个还不错的信号波形。https://p6.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/c2f23c8769c1465f92b0bea2044e6cc1~tplv-tt-shrink:640:0.image

但我们把速率调到200Mbps，大概是DDR1的速率，发现不端接会有很大的过冲。https://p9.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/14bce0d0845d4a04b56934535311c457~tplv-tt-shrink:640:0.image

看来随着速率的提高，阻抗不匹配的链路中，源端串联还是有必要的。那么我们该如何判断何时需要端接？这里和信号的上升时间Tr及传输线延时TD有关，下面有个经验公式可提供参考：TD=20%Tr
我们来验证下公式，拿刚才的示例继续仿真，调整参数，上升时间是0.5ns，传输线延时是1ns，递减传输线延时，从1ns逐渐减小至0.1ns（20%Tr），观察负载端的信号质量。https://p6.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/8f7171be2702427fb78faa56ddbcb4bf~tplv-tt-shrink:640:0.image

看起来，Tr减小到0.1ns的时候，反射噪声约为12%，不同的结构，不同的信号要求不同，具体看信号能容忍多大的噪声，仅作为快速定位的经验参考。另外需要注意串阻需要尽量靠近源端，不然会引起多次反射，降低端接效果，甚至导致信号更差，来看下不同位置的串阻带来的影响。https://p3.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/fe1bbc0644ad4577a22ce92461158ab9~tplv-tt-shrink:640:0.image

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文末总结下源端串联端接的优点：源端串联通过靠近芯片发送端串联电阻，使得该串联电阻与芯片的内阻之和尽量与传输线阻抗一致。该端接简单功耗小，不会给驱动器带来额外的直流负载，只需要一个电阻就可以抑制驱动端到负载端的二次反射，常适用于点对点的拓扑上。每周一篇技术文章，学习更多内容，请百度搜索“一博科技官网”，直接进入学习每周一篇技术文章，学习更多内容，请关注二维码https://p26.toutiaoimg.com/img/tos-cn-i-qvj2lq49k0/4a714f8275c54c798f601a48ad4d50ed~tplv-tt-shrink:640:0.image

作者：一博科技 edadoc.com 高速先生成员