传输线必须以与传输线本身相同的阻抗端接,以获得阻抗匹配并避免高阻抗端点处的反射。该终端电阻关闭了两条差分信号线之间的电流环路,并产生相当大的功率损耗,因此需要低电压幅度来降低功耗。
但是数字接口仍然使用非常低阻抗的传输线,例如以太网通信中的 100 欧姆。
我们可以通过使用带有高阻抗终端的高阻抗传输线来降低数字接口的功耗吗?因为我不知道任何示例,所以我认为这不是一个好方法。如果这是真的,为什么会这样?
传输线必须以与传输线本身相同的阻抗端接,以获得阻抗匹配并避免高阻抗端点处的反射。该终端电阻关闭了两条差分信号线之间的电流环路,并产生相当大的功率损耗,因此需要低电压幅度来降低功耗。
但是数字接口仍然使用非常低阻抗的传输线,例如以太网通信中的 100 欧姆。
我们可以通过使用带有高阻抗终端的高阻抗传输线来降低数字接口的功耗吗?因为我不知道任何示例,所以我认为这不是一个好方法。如果这是真的,为什么会这样?
虽然在理论上,高阻抗会降低相同电压摆幅的功耗,但在实践中存在几个重要问题。
1) 决定信噪比的是信号的功率,而不是电压。如果您必须摆动整个导轨,那么您将通过增加阻抗来获胜。但是,如果您发射特定的功率,那么低阻抗就不是什么大问题,只需减少摆动即可。
2) 在电路板上获得超过 100 欧姆的阻抗在物理上是不切实际的。信号导体需要变得难以制造,到接地平面的空间非常大。阻抗与间距与中心的对数比率一样,因此您很快就会失去改进。
我们喜欢一个相当多肉的中心导体还有其他原因,以及晶圆厂能够制造它。铜损与导体表面积成反比(所有射频都在表面流动),实际上 75 欧姆是最低损耗几何形状(这就是它用于接收天线馈电的原因)。最高功率处理几何约为 35 欧姆,取决于加热和表面电场。这两个数字就是为什么选择 50 欧姆作为测试设备的“标准”阻抗这两个竞争标准之间的折衷。
3) 在高速检测器中,输入阻抗是一个关键参数。使用较低阻抗的线更容易处理,与您无法在板上制作高 Z 线的几何原因大致相同,您无法真正制作高 Z 线接收器 IC。
该终端电阻关闭了两条差分信号线之间的电流环路,并产生相当大的功率损耗,因此需要低电压幅度来降低功耗。
我认为这里对传输线的工作方式存在误解。接收端终止的目的是耗散所有功率,以避免被反射。
可以这样想:有一个“脉冲”沿着这条线传播。这个脉冲体现了一定的能量。在此过程中,部分能量因传输线的不理想而耗散。在接收端,脉冲必须具有足够的幅度才能与噪声区分开来。从那里向后工作可以为您提供必须投入脉冲“发射”的能量,以确保它干净地到达。
如果接收器不是阻抗匹配的,一些信号会反射,这会恶化您的信号检测问题。
如果这听起来像是无线电 SNR 的要求,那么有一个很好的理由:传输线与无线电波非常相似,无线电波(大部分)包含在电线中而不是波导中,或者允许辐射到自由空间。
降低能源需求的解决方案类似:
好吧,您可以降低功耗,至少在接口中,但这会带来很多其他问题。
在印刷线路板上,更高的阻抗意味着更窄的线宽和更大的层间距。更窄的线宽会对制造良率产生负面影响,层间间距越大意味着材料越多,电路板越厚。这两者都推高了 PWB 成本。即使有这些英雄事迹,也很难使单端阻抗远高于 60 或 70 欧姆,假设层间约 5.6 密耳,这对于我们的设计来说是典型的 - 0.134" 总板厚度和 24 层。
还有一个问题是,大多数高速测试设备都是围绕 50 ohm 特性阻抗设计的,这会使在非 50 ohm 阻抗的接口上进行测量变得复杂。
虽然其他答案已经解决了您的问题,但您所做的假设不一定正确:
传输线必须以与传输线本身相同的阻抗端接,以获得阻抗匹配并避免高阻抗端点处的反射。
碰巧,这称为并行终止。如果您熟悉 EE 的术语,这应该会立即引发关于“为什么是并行?有没有串联终止之类的东西?”的猜测。而且,是的,弗吉尼亚,有这样的事情。
如果源通过与线路阻抗相等的串联阻抗耦合到传输线上,而接收端具有相对于线路阻抗的高阻抗,则接收端会产生反射。然而,反射将 (a) 非常小,并且 (b) 在到达源时将被吸收,因为匹配阻抗充当了并联终端。
那么,如果它这么好,为什么不更多地使用它呢?传统上,最大的问题是逻辑器件在高输出和低输出时具有不同的输出阻抗。这使得简单的匹配变得不可能。
非常高质量的传输设置使用串联和并联传输来最大程度地抑制反射,同时接受这意味着的保证 3 dB 功率损耗。