高速设计中的阻抗匹配问题

　   一。阻抗匹配的研究

　　在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样，但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用，需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中，很多采用的都是源段的串连匹配。对于什么情况下需要匹配，采用什么方式的匹配，为什么采用这种方式。

　　例如：差分的匹配多数采用终端的匹配；时钟采用源段匹配；

　　1、串联终端匹配

　　串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。

　　串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：

　　A 由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50％向负载端传播；

　　B 信号在负载端的反射系数接近＋1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50％。

　　C 反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同；

　　D 负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻吸收；？

　　E 反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。

　　相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。

　　选择串联终端匹配电阻值的原则很简单，就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零，实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗，而且在信号的电平发生变化时，输出阻抗可能不同。比如电源电压为＋4.5V的CMOS驱动器，在低电平时典型的输出阻抗为37Ω，在高电平时典型的输出阻抗为45Ω[4]；TTL驱动器和CMOS驱动一样，其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。因此，对TTL或CMOS电路来说，不可能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。

　　链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配，所有的负载必须接到传输线的末端。否则，接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。可以看出，有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。显然这时候信号处在不定逻辑状态，信号的噪声容限很低。

　　串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小，不会给驱动器带来额外的直流负载，也不会在信号和地之间引入额外的阻抗；而且只需要一个电阻元件。