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技術(shù)專題
串聯(lián)終端傳輸線上的電壓和電流波形
串聯(lián)終端的傳輸線 是連接CMOS器件的主要方法 ，在下面的討論中，所有提到的器件都是CMOS器件。CMOS器件實(shí)際上導(dǎo)致了ECL技術(shù)的滅亡，因?yàn)槭褂?/span>ECL，無論采取什么措施，生產(chǎn)線總是會(huì)消耗功率并導(dǎo)致大型機(jī)器出現(xiàn)嚴(yán)重的散熱問題。
圖1是典型的5V CMOS驅(qū)動(dòng)器，其50歐姆傳輸線連接到無源CMOS接收器。
圖1.典型的串聯(lián)終端CMOS傳輸線
無源接收器意味著它僅對(duì)輸入端呈現(xiàn)的電壓波形做出響應(yīng)。為了便于說明，CMOS接收器看起來像很小的電容器，被認(rèn)為是開路的。在這里，線長約12英寸（30厘米）。PCB中的能量每納秒傳播大約六英寸。因此，這條線大約兩納秒長。
圖2中顯示了圖1中傳輸線的示意圖。
圖2.傳輸線的示意圖
可以看出， 沿著傳輸線的長度分布著電容，電阻和電感。如前幾篇文章所述，這些元件被稱為寄生元件，它們以每單位長度的電感與每單位長度的電容器之比來建立傳輸線的行為。此外，它們確定線路的阻抗，如公式1所示。
公式1.傳輸線的阻抗
注意：為串聯(lián)端接的傳輸線選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗必須等于或小于傳輸線的阻抗。
在公式1中，每單位長度的電感表示為Lo，每單位長度的電容表示為Co。（這兩個(gè)變量可以使用2D場(chǎng)求解器等工具確定給定的傳輸線類型）。
T0處的等效電路是電壓源，圖3是從邏輯0到邏輯1的轉(zhuǎn)換開始時(shí)的等效電路。
圖3.開關(guān)開始時(shí)T0處圖1電路的等效電路
分壓器由驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗和上部的串聯(lián)端接以及下部的傳輸線阻抗組成。正確選擇串聯(lián)終端后，Zout和Zst的組合將與Zo相同。在此示例中，兩者均為50歐姆。
圖4顯示了當(dāng)驅(qū)動(dòng)器從邏輯0切換到邏輯1時(shí)圖1中的串聯(lián)端接傳輸線的電壓和電流波形。
圖4.電壓和電流波形，串聯(lián)端接的傳輸線從0切換到1
從傳輸線開始的電壓波形為V / 2，代表電源電壓的一半。因此，出站時(shí)，電容充電至V / 2。這由圖4下部所示的電流波形表示，并且可以由V對(duì)兩個(gè)串聯(lián)電阻的簡(jiǎn)單計(jì)算來表示。
注意：歐姆定律描述了通過電阻的電流與通過電阻的電壓之間的關(guān)系。基本上，法律規(guī)定，以安培為單位的電流等于以電阻為單位的電壓（以伏特為單位）除以以歐姆為單位的電阻。
當(dāng)電流到達(dá)傳輸線的遠(yuǎn)端（開路）時(shí)，電壓加倍。EM場(chǎng)從傳輸線的開路端反射回去，并且正在對(duì)電容進(jìn)行充電，直至到達(dá)V為止。當(dāng)EM場(chǎng)回到線路的起點(diǎn)時(shí)，電容已充滿電，并且電流變?yōu)榱恪Ｈ鐖D4的下部所示。
關(guān)于圖4所示的操作要記住的重要事項(xiàng)包括：
圖形底部的電流波形持續(xù)兩倍于傳輸線的電氣長度。
從電源子系統(tǒng)汲取的最大電流由傳輸線的Zo和電源電壓設(shè)置。
傳輸線輸入處的電流波形和電壓波形的乘積就是必須由電源子系統(tǒng)提供的電源。
波形的頻率內(nèi)容不是由時(shí)鐘頻率設(shè)置的。