PCB设计仿真之探讨源端串联端接
发布时间：2022-11-22 11:39
作者：37000Cm威尼斯高速先生成员 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。
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：
仿真结果：
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:
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。
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。
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。
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。
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。
