振鈴現(xiàn)象的產(chǎn)生及抑制 - 傳輸線的反射干擾解析
由于任何傳輸線都不可避免地存在著引線電阻、引線電感和雜散電容,因此,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的傳輸線后,極易產(chǎn)生上沖和振鈴現(xiàn)象。大量的實(shí)驗(yàn)表明,陰線電阻可使脈沖的平均振幅減小;而雜散電容和引線電感的存在,則是產(chǎn)生上沖和振鈴的根本原因。在脈沖前沿上升時(shí)間相同的條件下,陰線電感越大,上沖及振鈴現(xiàn)象就越嚴(yán)重;雜散電容越大,則是波形的上升時(shí)間越長(zhǎng);而引線電阻的增加,將使脈沖振幅減小。
在實(shí)際電路中,采用下列幾種方法來(lái)來(lái)減小和抑制上沖及振鈴。
(1)串聯(lián)電阻。利用具有較大電阻的傳輸線或是人為地串入適當(dāng)?shù)淖枘犭娮瑁梢詼p小脈沖的振幅,從而達(dá)到減小上沖和振鈴程度的目的。但當(dāng)傳入電阻的數(shù)值過(guò)大時(shí),不禁脈沖幅度減小過(guò)多,而且使脈沖的前沿產(chǎn)生延遲。因此,串入的阻尼電阻值應(yīng)適當(dāng),并且應(yīng)選用無(wú)感電阻,電阻的連接為值應(yīng)靠近接收端。
(2)減小引線電感。設(shè)法減小線路及傳輸線的引線電感是最基本的方法,總的原則是:盡量縮短引線長(zhǎng)度;加醋到線和印制銅箔的寬度;減小信號(hào)的傳輸距離,采用引線電感小的元器件等,尤其是傳輸前沿很陡的脈沖信號(hào)時(shí)更應(yīng)注意這些問(wèn)題。
(3)由于負(fù)載電路的等效電感和等效電容同樣可以影響發(fā)送端,使之脈沖波形產(chǎn)生上沖和振鈴,因此,應(yīng)盡量減小負(fù)載電路的等效電感和電容。尤其是負(fù)載電路的接地線過(guò)長(zhǎng)時(shí),形成的地線電感和雜散電容相當(dāng)可觀,其影響不容忽視。
(4)邏輯數(shù)字電路中的信號(hào)線可增加上拉電阻和交流終端負(fù)載,如圖6所示。上拉電阻(可取)的接入,可將信號(hào)的邏輯高電平上拉到5V。交流終端負(fù)載電路的接入不影響支流驅(qū)動(dòng)能力,也不會(huì)增加信號(hào)線的負(fù)載,而高頻振鈴現(xiàn)象卻可得到有效的抑制。
上述振鈴除了與電路條件有關(guān)外,還與脈沖前沿的上升時(shí)間密切相關(guān)。即使電路條件相同,當(dāng)脈沖前沿上升時(shí)間很短時(shí),上沖的峰值將大大增加。一般對(duì)于前沿上升時(shí)間在1以下的脈沖,均考慮產(chǎn)生上沖及振鈴的可能。因此,在脈沖信號(hào)頻率的選擇問(wèn)題上,應(yīng)考慮在滿足系統(tǒng)速度要求的前提下,能選用較低頻率的信號(hào)絕不選用高頻信號(hào);如無(wú)必要,也不應(yīng)過(guò)分要求脈沖的前沿非常陡峭。這對(duì)從根本上消除上沖和振鈴視聽(tīng)有利的。
五.結(jié)束語(yǔ)
理想的匹配狀態(tài)實(shí)際上是不存在的,而且邏輯電路的輸入和輸出阻抗都具有非線性,且傳輸線的引線電感和線路的雜散電容的存在也是不可避免的。因此,即使是最好的匹配,也只能是在不同程度上對(duì)反射干擾進(jìn)行了抑制,使其不致影響系統(tǒng)的正常工作。因而在實(shí)際電路中盡量縮短傳輸線的長(zhǎng)度,則是至關(guān)重要和最根本的方法。
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