在高速電路設計中,串阻對信號完整性起到了至關重要的作用。本文借ePort模塊的應用電路,對串阻的作用以及應用原理做簡要分析。
?ePort應用電路中的串阻在使用ePort模塊進行電路設計時,RMII/RGMII的TX組、RX組信號線和參考時鐘線均需要串聯匹配電阻(其中RX組信號線的串聯電阻已集成到ePort模塊中,設計時無需考慮),以實現網絡的正常通訊。圖1中的電阻R5~R8為使用ePort-M百兆模塊時需串聯的匹配電阻,圖2中的電阻R5~R10為使用ePort-G/ePort-G(1.8V)千兆模塊時需串聯的匹配電阻。
圖1ePort-M典型應用電路
圖2ePort-G/ePort-G(1.8V)典型應用電路
?串阻的作用與使用方式
在一般電路中,信號輸出端的阻抗小(一般為17~40Ω),PCB走線單端阻抗通常控制為50Ω,接收端的阻抗較大(近似開路),而信號在經過阻抗不連續的地方時會產生反射。反射信號在低頻電路中影響不大,但其對高頻電路的影響則不容忽視。
比如在以太網通訊電路中,由于信號頻率較高,反射信號將與源端信號疊加,造成信號的過沖和振鈴,從而可能導致接收端的識別錯誤,影響到正常通訊。圖3為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號直連MAC端輸出信號時的波形,其中過沖30.6%,下沖26.1%。
圖3RMII_TXD0未串電阻
對此,通常做法是在信號輸出端位置串聯一個小電阻,使得信號源端與傳輸線的阻抗匹配,并由串阻吸收接收端的反射信號。且PCB布局時串阻應靠近信號輸出端放置,不能放在信號接收端,否則串阻將起不到阻抗匹配的作用。如使用ePort模塊時的PCB串阻布局推薦如圖4所示。
圖4PCB串阻布局推薦
選用的串阻阻值應小于100Ω,通常為22Ω、33Ω。圖5即為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號與MAC端輸出信號間串22Ω電阻時的波形,過沖12.5%,下沖11.3%,相比未串電阻時的波形有明顯改善。
圖5RMII_TXD0串22Ω電阻
由于傳輸線與地平面之間存在寄生電容,會與匹配電阻構成RC濾波器,如果選用的電阻阻值過大時將造成信號失真的問題。圖6為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號與MAC端輸出信號間串150Ω電阻時的波形,有較明顯的失真。因此在使用ePort模塊設計電路時,應嚴格按照應用電路的接法,將RMII/RGMII信號中TX組的串阻接上,串阻阻值選用22Ω。
圖6RMII_TXD0串150Ω電阻
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