信号线等串联的小电阻的作用

本文深入探讨了在高速信号线上传电阻的目的,包括终端阻抗匹配和抗窄脉冲干扰,并详细解释了在布局时电阻应放置的位置。重点介绍了电阻在信号源端与终端的不同应用策略,旨在帮助读者理解和优化高速信号线路的设计。

看原理图时,经常看到串一些小电阻,如22欧姆,但是也不是一定串。同样场合有的串,有的不串。请哪位高人指点一下吧:)

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zdbz Post at 2008-5-13 14:04:00
如果是高速信号线上串小电阻,那就应该是终端阻抗匹配。
如果是GPIO口上串了小电阻,很可能是抗小能量电压脉冲的。
简单的例子:一个串口通讯的提示信号,当接上串口时,因为瞬间的插拔产生了一个很窄的电压脉冲,如果这个脉冲直接打到GPIO口,很可能打坏芯片,但是串了一个小电阻,很容易把能力给消耗掉。
如果脉冲是5mA 5.1V,那么过了30ohm后就是5v左右了。。。。。

谢谢你的讲解,看来是抗窄脉冲的。

能再细解释一下。
高速信号线频率要到多少才算高速呢?


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zdbz Post at 2008-5-14 10:29:01
严格来讲,当高速电路中,信号在传输介质上的传输时间大于信号上升沿或者下降沿的1/4时,该传输介质就需要阻抗匹配。
一般当PCB走线的长度大于其传输信号的波长的1/10时,我们就就需要考虑阻抗匹配。
100MHz以上的高速数字电路就可以考虑阻抗匹配了

在高速信号线上,经常看到串了个小电阻,在LAYOUT时,应该将此电阻放在信号的源端(CPU端)还是信号的终端啊?看到过centrality GPS公版方案,是放在源端的,但也看到一些电路是放在终端的,请版主指点下,给点理论支持![/QUOTE]

一般的做法是在信号源端串小电阻,在信号终端并一个小电阻。
在信号源端串一个小电阻,没有公式的理论:一般传输线的特征阻抗为50欧姆左右,而TTL电路输出电阻大概为13欧姆左右,在源端串一个33欧姆的电子,13+33=46大致和50相当,这样就可以抑制从终端反射回来的信号 再次反射。
在信号接收终端并一个小电阻,没有公式的理论: 若信号接收端的输入阻抗很大,所以并接一个51欧姆的电阻,电阻另一端接参考地,以抑制信号终端反射。

信号接收终端串接电阻,从抑制信号反射的角度考虑,只有终端输入的电阻小于50欧姆。但IC设计时,考虑到接收能量,不会将接收端的收入电阻设计得小

在信号线上传一个电阻,可能还有一个用途:ESD。
如在USB接口上,靠USB PORT端 的D+和D-上串一个小电阻,如10欧姆。就是因为USB PORT端的ESD过不了

### 信号线串联电阻作用 #### 解决信号反射问题 当信号在传输过程中遇到阻抗不连续的情况时,会产生反射现象。这种反射可能导致信号失真甚至引起振荡等问题。通过在信号线串联适当大小的电阻可以有效吸收这些反射波,从而提高信号质量[^2]。 #### 阻抗匹配 为了使信号源与负载之间的能量传递更加高效减少不必要的干扰,通常需要实现良好的阻抗匹配。而实际应用中很难做到完全理想的匹配状态,因此可以在两者间加入一个小数值的串联电阻来调整整体系统的特性阻抗,进而达到更好的兼容效果,降低反射系数以及防止可能发生的自激振荡现象发生[^3]。 #### 控制上升沿速度 对于快速变化的数字脉冲而言,过陡峭的边沿可能会引发电磁辐射或者串扰等不良影响。合理设置该处元件参数能够平滑过渡过程,使得电流变化率减缓,有助于抑制噪声产生及其传播范围扩大化趋势[^5]。 ```python # Python代码示例用于模拟简单RC低通滤波器效应 import numpy as np from scipy import signal R = 22 # 代表此处讨论的小型串联电阻之一种典型取值(单位:欧姆) C = 1e-9 # 假设电容容量为1纳法拉作为例子展示目的而非具体应用场景下的精确测量结果 tau = R * C # 时间常数计算公式τ=RC b, a = [1], [tau, 1] t = np.linspace(0, 0.01, num=1000) u_t = (t >= 0).astype(float) y_t, _ = signal.lfilter(b, a, u_t) plt.plot(t, y_t) plt.title('Step Response of RC Low Pass Filter') plt.xlabel('Time(s)') plt.ylabel('Voltage(V)') plt.grid(True) plt.show() ```
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