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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(wú)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(wèn)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(wú)源CMOS接收器。
圖1.典型的串聯(lián)終端CMOS傳輸線
無(wú)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(shuō)明，CMOS接收器看起來(lái)像很小的電容器，被認(rèn)為是開(kāi)路的。在這里，線長(zhǎng)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(zhǎng)。
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(zhǎng)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(zhǎng)度的電感與每單位長(zhǎng)度的電容器之比來(lái)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(zhǎng)度的電感表示為Lo，每單位長(zhǎng)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(kāi)始時(shí)的等效電路。
圖3.開(kāi)關(guān)開(kāi)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(kāi)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(lái)表示。
注意：歐姆定律描述了通過(guò)電阻的電流與通過(guò)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(kāi)路）時(shí)，電壓加倍。EM場(chǎng)從傳輸線的開(kāi)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?。如圖4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(zhǎng)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。