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  • 针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆...
  • 该电路要求与负载阻抗相比,信号源阻抗要非常低。假如一个传感器或信号源的输出阻抗是25Ω,一旦接收此信号的放大器的输人阻抗远大于25Ω时,这个电路就能正常工作了。“远大于”的物理意义就是要大1O倍以上,虽然...
  • 阻抗匹配方法

    2013-01-25 12:56:35
    RF系统中使用50欧姆匹配,为什么? 50欧姆的选定是在可传输功率达到最大时的特征阻抗(30)和衰减最小时的特征阻抗之间的折中(77)。在功率不大的有线电视系统中,特征阻抗就选用了70欧姆。
  • SMITH 圆中,天线的阻抗越靠近圆的外圈,越难以只通过串并电容或电感匹配到圆心附近。 天线的匹配中,一般不允许加电阻,通常情况下,靠近开路区的外圈时,可以加降阻的传输线变压器,曲线从外圈向中间靠拢后,再用...
  • 在微波传输系统中,系统的阻抗匹配占有非常重要的地位。本文提出了一种用圆柱形介质片实现系统匹配的方法。仿真的结果可以用来确定介质片的体积。通过对一段连接线的测量证实此方法的有效性。
  • 汽车零部件电磁兼容测试中高速CAN总线负载阻抗匹配方法的介绍
  • 电信设备-无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法.zip
  • 电信设备-具有可收缩天线的无线通信装置及其阻抗匹配方法.zip
  • 高速CAN总线 负载阻抗匹配方法的介绍


    在搜集CAN网络阻抗匹配时发现这篇论文,给出了本人想了解的信息,原资料是pdf,为方便阅读整理成截图,论文是从这里找到的,也可以在这里下载。


    从文中整理信息如下:

    1.文中所说的高速总线CAN_Bus C总线,个人理解是特指符合ISO11898-2协议规定的CAN类型;

    2.CAN-C网络中每个车载控制模块一般称之为节点;

    3.在网络两端的节点称为主控节点(dominate node),其他节点被称为非主控节点;

    4.主控节点CAN-H和CAN-L间电阻典型值为120欧姆,非主控节点电阻典型值为2千欧姆,具体参见图3部分;





    关于阻抗匹配可参看阻抗匹配简述

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  • 汽车零部件电磁兼容测试中高速CAN总线负载阻抗匹配方法的介绍[定义].pdf
  • 行业分类-电子电器-一种球栅阵列封装PCB基板及其阻抗匹配方法.zip
  • 文章说明了如何进行差分电路阻抗匹配。简单,易懂。很实用。
  • 天线阻抗可能同时包含电抗与电阻成分。大多数实际应用中,我们寻求的是纯阻性的阻抗(z=R),但是这种理想情况很难达到。例如一个偶极子天线,理论上真空中达到谐振时阻抗为73Ω。但是,当送到天线上的信号频率不是...
  • 对于任何功率放大器(功率放大器)设计,输出匹配电路的性能都是个关键。但是,在设计过程中,有一个问题常常为人们所忽视,那就是输出匹配电路的功率损耗。这些功率损耗出现在匹配网络的电容器、电感器,以及其他...
  • 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
  • 实现电路阻抗匹配的两个方法

    千次阅读 2020-10-20 11:16:20
    阻抗匹配原则:高频、射频、高速电路必做,低频电路可不做。 阻抗常用Z表示:阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成。阻抗单位为欧姆,常用Z表示,是一个复数Z= R+i( ωL–1/(ωC))。 具体说来阻抗可分为两个部分,...

    具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。

    阻抗匹配原则:高频、射频、高速电路必做,低频电路可不做。

    • 阻抗常用Z表示:阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成。阻抗单位为欧姆,常用Z表示,是一个复数Z= R+i( ωL–1/(ωC))。

    具体说来阻抗可分为两个部分,电阻(实部)和电抗(虚部)。其中电抗又包括容抗和感抗,由电容引起的电流阻碍称为容抗,由电感引起的电流阻碍称为感抗。

    阻抗匹配的重要性

    信号或广泛电能在传输过程中,为实现信号的无反射传输或最大功率传输,要求电路连接实现阻抗匹配。阻抗匹配关系着系统的整体性能,实现匹配可使系统性能达到最优。
    阻抗匹配的概念应用范围广泛,阻抗匹配常见于各级放大电路之间,放大电路与负载之间,信号与传输电路之间,微波电路与系统的设计中。无论是有源还是无源,都必须考虑匹配问题,根本原因是电压电流信号在低频电路中是电压与电流,但是在高频中却表现为导行电磁波;如果阻抗不匹配就会发生严重的反射,损坏仪器和设备。
    当信号传输中如果传输线上发生特性阻抗突变也会发生反射。波长与频率成反比,低频信号的波长远远大于传输线的长度,因此一般不用考虑反射问题,也就是说低频电路做不做阻抗匹配也不会出现什么大问题
    在高频领域,当信号的波长与传输线长出于相同量级时反射的信号易与原信号混叠,影响信号质量。通过阻抗匹配可有效减少、消除高频信号反射。所以高频电路一定要做阻抗匹配

    阻抗匹配的方法

    阻抗匹配的方法主要有两个,一是改变组抗力,二是调整传输线。
    改变阻抗力就是通过电容、电感与负载的串并联调整负载阻抗值,以达到源和负载阻抗匹配。

    改变阻抗力的方法:
      1、使用变压器来做阻抗转换。
      2、使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用。
      3、使用串联/并联电阻的办法。
    一些驱动器的阻抗比较低,可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配,例如高速信号线,有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高,可以使用并联电阻的方法,来跟传输线匹配,例如,485总线接收器、CAN总线接受器,常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。(始端串联匹配,终端并联匹配)。

    调整传输线的方法
    调整传输线的方法在设计PCB时经常使用,首先需要了解PCB厂商提供PCB板材质、PCB叠层、PCB板厚等。然后针对PCB板的工艺对PCB进行设计(布线长度、宽度以及布线间距)。最后根据相关设计资料及要求提供给PCB的生产厂家进行PCB生产。(一般可以借助SI9000软件或者PCB厂商提供的软件去计算PCB走线的阻抗)
    在这里插入图片描述

    PCB走线阻抗主要来自寄生的电容、电阻、电感系数,主要因素有材料介电常数、线宽、线厚乃至焊盘的厚度等。
    调整传输线是加长源和负载间的距离,配合电容和电感把阻抗力调整为零。此时信号不会发生反射,能量都能被负载吸收。PCB 阻抗的范围是 25 至120 欧姆,高速PCB布线中,一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。
    一般规定
    同轴电缆基带50欧姆;
    对频率较高的RF信号来讲,最常见的是50欧姆的阻抗控制;
    频带75欧姆;
    对绞线(差分对)为85-100欧姆;
    USB、 LVDS、 HDMI、 SATA等一般要做85-100欧姆阻抗控制。

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  • 阻抗匹配计算

    2016-03-16 16:34:32
    与其大致的了解很多事情,不如好好把你平时碰到的问题详细的搞懂,阻 抗计算就是其中一个例子。...很多 PCB 设计人员现在已经不自己动手去计算阻抗了,不信你可以看看他 的电脑上有没有 Polar Si 这个工具即可。
  • 硬件设计--阻抗匹配

    千次阅读 2019-10-08 00:27:23
    简易阻抗匹配方法 信号完整性分析 戴维南端接匹配简易阻抗匹配方法 一篇关于信号完整性匹配很好的总结(之终端匹配) 过冲及振铃现象实验分析 信号反射原理  信号或广泛电能在传输过程中,为实现信号的无...

    参考资料:信号反射与振铃产生

    简易阻抗匹配方法

    信号完整性分析

    戴维南端接匹配简易阻抗匹配方法

    一篇关于信号完整性匹配很好的总结(之终端匹配)

    过冲及振铃现象实验分析

    信号反射原理

     

      信号或广泛电能在传输过程中,为实现信号的无反射传输或最大功率传输,要求电路连接实现阻抗匹配,阻抗匹配关系着系统的整体性能,实现匹配可使系统性能达到最优。

    一、基本概念介绍与理解

      1、特性阻抗

      特性阻抗(又称特征阻抗)并不是实际的电阻,而是属于长线传输中的概念。在射频范围内,信号传输的过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬时电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,在信号传输的过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I。把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗ZO。信号在传输过程中,如果传输路径上的特性阻抗发生变化,信号就会在阻抗不连续的结点发生反射影响特性阻抗的因素为:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度;而与工作频率、传输线长短、所接射频器件无关

      2、电压驻波比

      电压驻波比(VSWR):指驻波波腹电压与波节电压幅度之比,驻波比等于1时,表示馈线和天线的阻抗完全匹配,此时高频能量全部被天线辐射出去,没有能量的反射损耗;驻波比无穷大时,表示全反射,能量完全没有辐射出去。

      计算公式:VSWR=(1+K)/(1-K)

      3、反射系数

      反射系数(反射电压与输入电压的比值)是衡量信号反射量的重要指标,其定义为:K=( ZL - ZO)/( ZL + ZO)ZL为变化后的阻抗,ZO为变化前的阻抗;如果负载和传输线完全匹配,K=0VSWR=1:1;

      *下面通过信号振铃现象的产生原理来增强对信号反射的理解

      如图1所示,假设驱动端的输出阻抗为10Ω,输出3.3V电压信号,PCB走线的特征阻抗为50Ω;为了分析方便,假设负载端开路,即负载阻抗无穷大,并且忽略传输线寄生电容和寄生电感的影响,只考虑阻性负载。

    图1 振铃现象产生过程

      第一次反射:信号从芯片内部发出,经过10Ω输出阻抗和50ΩPCB特征阻抗的分压,实际加到PCB走线上的信号为A点电压3.3*50/(10+50)=2.75V;传输到远端B点,由于B点开路,阻抗无穷大,反射系数为1,即信号全部反射,所以反射信号也为2.75V,此时B点测量电压为2.75V+2.75V=5.5V;

      第二次反射:2.75V反射电压回到A点,阻抗由50Ω变为10Ω,发生负反射,A点反射系数为K=-2/3,即反射电压为-1.83V,该电压到达B点,再次发生反射,由于反射系数为1,反射电压也为-1.83V,此时B点测量电压为5.5V-1.83V-1.83V=1.84V(此处两个1.83V电压,一个是由A点传输过来的,一个是在B点反射造成的);

      第三次反射:从B点反射回来的-1.83V电压到达A点后,再次发生反射,反射电压为1.22V。该电压到达B点后再次发生正反射,反射电压同样为1.22V,所以B点电压变为1.84+1.22+1.22=4.28V

      由于信号在A点和B点之间来回反射,引起B点电压不稳定,从而在B点形成振铃现象,所以如果在A点或者B点做好阻抗匹配,则反射信号就不会来回反射,从而保证了信号的稳定。

      扩展资料:反射系数公式推导

    图2 阻抗不连续示意图

       为方便理解,配个简易图加以说明:图中深绿色部分为大面积铺层,它是信号的返回路径;绿色和红色是传输线,所以在S1S2交界处出现了阻抗不连续,从而导致信号发生反射;在交界处虽然阻抗发生了变化,但是电压和电流不可能发生突变,即在交界处的左边和右边,电压和电流均相等。

      在分界线的左边S1中:RS1=V1/I1  (1)

      在分界线的右边S2中:RS2=V2/I2  (2)

      其中V1V2分别为分界线两侧的电压,I1I2为分界线两侧的电压,所以:V1=V2,I1=I2  (3)

      分析方程(1)(2)(3),由于RS1不等于RS2,如果不存在反射,三个方程不可能同时成立;

      所以在分界面必定存在反射回源端的信号,假设反射电压为VF,反射电流为IF,进入S2的电压为VT,电流为IT,输入信号电压为VI,电流为II,则有

      电压关系:VI+VF=VT  (4)

      电流关系:II-IF=IT    (5)

    同时:VI/II=RS1  (6)

       VF/IF=RS1   (7)

         VT/IT=RS2    (8)

      综合式4、5、6、7、8可得:(VI-VF)/RS1=(VI+VF)/RS2 即:X=VF/VI=(RS2-RS1)/(RS1-RS2)

    二、阻抗匹配的理解

      阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式,阻抗匹配可分为低频和高频两种情况考虑。

      低频情况下:阻抗匹配主要是保证负载上可获得最大输出功率。在直流情况下,负载阻抗等于信号源内阻(对于前后级情况,信号源内阻即为前级输出阻抗)时,实现阻抗匹配。在交流情况下,负载阻抗与信号源内阻符合共轭匹配时,负载获得最大输出功率。如果我们需要输出电流大,则选择小的负载电阻R;如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;如果我们需要输出功率最大,则选择和信号源内阻匹配的负载R

      高频情况下:当信号的频率很高时,为避免信号反射,传输线与负载必须进行阻抗匹配:负载阻抗必须和传输线阻抗相等。如果不匹配,则会形成反射,能量传递不下去,降低效率,会在传输线上形成驻波;高速信号线与负载阻抗不匹配,会产生震荡,辐射干扰等。

    三、阻抗匹配方式

      通过上述对特征阻抗及信号振铃现象产生原理的理解,可得出以下几种实现阻抗匹配的方法。

      3.1、串联终端匹配

     

    3 串联终端匹配

      串行连接终端匹配技术是在源端的一种终端匹配技术,和其他类型的终端匹配技术不同。串行连接终端匹配技术是由连接在驱动器输出端和信号线之间的一个电阻组成,驱动器输出阻抗RD以及电阻R的和必须与信号线的特征阻抗ZO匹配

      在串行连接终端匹配技术中,由于信号会在驱动器的阻抗RD、串行匹配电阻RS以及传输线特性阻抗ZO之间实现信号电压的分压,因而加在传输线上的电压只有信号电压的一半;而在接收端,由于传输线阻抗和接收器输入阻抗的不匹配(通常情况下接收器的输入阻抗比传输线阻抗高得多),所以导致产生幅值大致相同的信号反射,故在负载端的信号电压大约是驱动器输出电压的一半,再加上同样幅值的信号反射电压,使得接收器马上就会接收到完整的信号电压;而反射电压会反向传递到驱动端,但是串行连接的匹配电阻在驱动器端实现了反射信号的终端匹配,因而不会出现进一步的信号反射,从而保证了传输线上信号的完整性。

      优点:1.器件单一,只需要一个电阻元件;

         2.抑制振铃,减少过冲;

         3.增强信号完整性,产生更小的EMI

         4.适用于集总线型负载和单一负载;

      缺点:1.接收端的反向反射依然存在;

         2.影响信号上升时间并增加信号延时;

         3.分布式负载不适用,因为在走线路径的中间,电压仅为源电压的一半;

         4.当TTL、CMOS器件出现在相同网络时,串联匹配不是最佳选择;

      3.2、并联终端匹配

    4 并联终端匹配

      并联终端匹配是最简单的阻抗匹配技术, 通过一个电阻R将传输线的末端(可能是开路,也可能是负载)接到地或者接到VCC上,电阻R的值必须同传输线的特征阻抗ZO匹配,以消除信号的反射。如果R同传输线的特征阻抗ZO匹配,那么匹配电阻将吸收造成信号反射的能量,而不管匹配电压的值,在数字电路的设计中,返回通路上吸收的电流通常都大于电源上提供的电流(这句话我也不理解)。

      将终端匹配到VCC可以提高驱动能力,而将终端匹配到地则可以提高地上的吸收能力。所以,对于50%占空比的信号而言,将终端匹配到VCC要优于将终端匹配到地。

      优点:1.器件单一,只需要一个电阻元件;

         2.适用于分布式负载;

         3.反射几乎可以完全消除;

         4.电阻阻值易于选择;

      缺点:1.该电阻会增加系统电路的功耗;

         2.降低了噪声容限(比如将TTL输出终端匹配到地会降低VOH的电平值,从而降低接收器输入端的抗噪声能力);

      3.3、戴维南终端匹配

    5 戴维南终端匹配

      戴维南终端匹配技术也叫做双终端匹配技术也就是双电阻形式的并联匹配,它采用两个电阻R1R2来实现终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小,这是由于R1R2的并联值与传输线的特性阻抗相匹配,每个电阻都比传输线的特性阻抗大。根据戴维南终端匹配设计规则,R1通过从VCC向负载注入电流来帮助驱动器更容易到达逻辑高状态;R2帮助通过向地吸收电流来将驱动器下拉到逻辑低状态。当R1R2的并联同信号线的特征阻抗ZO匹配时可以加强驱动器的扇出能力,并且减小由于信号占空比的变化导致的功耗的改变。

      优点:1.终端匹配电阻采用上下拉的方式,有效抑制信号过冲;

         2.信号摆幅降低,加强了系统噪声容限;

         3.增强驱动器驱动能力,在5V3.3VCMOSBiCMOS的系统中显得尤为有益;

      缺点:1.存在静态直流功耗;

         2.戴维南电压接近于器件的开关阈值电压,对于CMOS逻辑器件来说会导致更高的功耗;

      扩展资料:戴维南终端匹配设计规则

      1、两个电阻的并联值必须与传输线的特性阻抗相等;

      2、与电源VCC连接的电阻不能太小,需保证驱动器的IOL电流在驱动器的性能指标范围以内,以免信号为低电平时灌电流过大,损坏器件;

      3、与地连接的电阻不能太小,需保证驱动器的IOH电流在驱动器的性能指标范围以内,以免信号为高电平时拉电流过大,损坏器件;

      3.4、RC终端匹配

    6 RC终端匹配

      RC终端匹配技术也称之为AC终端匹配技术,它是由一个电阻R和一个电容C组成的,电阻R和电容C连接在传输线的负载一端。对于RC终端匹配来说,电阻R的值必须同传输线的特征阻抗ZO的值匹配才能消除信号的反射,而电容的值的挑选却十分复杂,这是因为电容值较小的话会导致RC时间常数过小,这样一来RC电路就类似于一个尖锐信号沿发生器,从而引起信号的过冲与下冲,反之,较大的电容值会引入更大的功耗;信号的频率、信号占空比、以及过去的数据位模式等因素都会影响终端匹配电容的充电和放电特性,从而影响功率消耗。通常情况下,RC时间常数大于该传输线负载延时的两倍较为理想

      RC终端匹配技术的优势在于终端匹配电容阻断了直流通路,因此节省了可观的功率消耗,同时恰当地选取匹配电容的值,可以确保负载端的信号波形接近理想的方波,同时信号的过冲与下冲又都很小。

      RC终端匹配技术的一个缺点是信号线上的数据可能出现时间上的抖动,这取决于在此之前的数据模式。举例来说,一长串比较接近的数据位会导致信号传输线和电容充电到驱动器的最高输出电平的值,如果紧接着的是一个相位相反的数据位就需要花比正常情况更长的时间来确保信号跨越逻辑阈值电平。因此在设计系统时序的余量时务必将这一额外的时间考虑在内以确保设计的系统能够正常运作。

      3.5、肖特基二极管终端匹配

      肖特基二极管终端匹配技术也称之为二极管终端匹配技术,由两个肖特基二极管组成,此法不属于阻抗匹配的思路,而是通过二极管的钳位来减小过冲和下冲;传输线末端的信号反射,导致负载输入端上的电压升高超过VCC和二极管D1的正向偏值电压,使得该二极管正向导通连接到VCC上,从而将信号的过冲嵌位在VCC和二极管的阈值电压的和上,同样,连接到地的二极管D2也可以将信号的下冲限制在二极管的正向偏置电压上;因为二极管不会吸收任何的能量,仅仅只是将能量导向电源或者地,传输线上就会出现多次的信号反射。由于能量会通过二极管到电源和二极管到地的消耗,信号的反射会逐渐衰减,能量的损耗限制了信号反射的幅度,以维持信号的完整性。

    转载于:https://www.cnblogs.com/wcat/p/11396620.html

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  • 1. 阻抗的概念  在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用... 阻抗匹配是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达到所有高频微波信号都能传至负载的目的,不会有信号反射回来源点,从而提高能
    1. 阻抗的概念
    
      在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。常用Z来表示,它的值由交流电的频率、电阻R、电感L、电容C相互作用来决定。由此可见,一个具体的电路,其阻抗是随时变化的,它会随着电流频率的改变而改变。
      2. 阻抗匹配的概念
      阻抗匹配是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达到所有高频微波信号都能传至负载的目的,不会有信号反射回来源点,从而提高能源效益。如果不匹配有什么后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能力传递不过去,降低效率,会在传输线上形成驻波,导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,则会产生震荡,辐射干扰等。其对整个系统的影响是非常严重的。而在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。
      当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换。第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用,在一般电路设计较为少用。第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法,即为串联终端匹配和并联终端匹配。
      下面针对第三种匹配方法做简单的介绍,
      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。串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
      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。
    展开全文
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    2021-01-18 15:21:53
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  • 阻抗匹配

    2018-01-09 00:50:00
    阻抗匹配 阻抗:在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。 在设计电子电路时都需要考虑阻抗匹配,什么是阻抗匹配?为什么要进行阻抗匹配,下面列举三个典型方向说明: 一、获得...
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  • 信号完整性之阻抗匹配与端接方法

    千次阅读 2020-03-07 11:54:44
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阻抗匹配的方法