阻抗匹配可以减小串扰吗?

文摘   科技   2024-10-22 18:58   浙江  

阻抗匹配和串扰有啥关系?我们在对串扰进行的分析中,串扰只跟传输线之间的容性耦合和感性耦合有关,并没有看到与传输线自身的阻抗匹配:源端串联匹配和终端并联匹配,有啥任何关系。但是我们也知道,如果传输线是匹配的,那么就能减少传输线在信号传播过程中的不必要来回反射(在源端或终端被终结)。按照这个道理来看,做好传输线的阻抗,可能对串扰是有好处的。

阻抗匹配对串扰的影响

我们来思考,当静态线出现了串扰,那么在静态线作为传输线同时在传输这两个串扰信号:近端和远端串扰。

我们根据传输线反射理论,在不同匹配方式下得到不同的串扰电压幅值,分别进行分析:

1. 如下图1所示,静态线的源端和终端都进行了匹配:源端串联匹配,而且终端做了并联匹配。

当远端串扰和近端串扰从动态线串扰到到静态线,在最终传播到静态线的源端和终端时信号会被全吸收:因为传输线的源端和终端都是阻抗匹配的,所以没有任何反射,因此串扰电压保持不变。但实际上这种情况实际上是不会发生,因为我们只会选择其中一种信号匹配方式:源端串联匹配或终端并联匹配。

2. 假设动态线与静态线信号收发方向相同,如上图2所示,静态线在源端进行了串联阻抗匹配,而终端是高阻(♾️)。

此时近端串扰回到源端时被全吸收,不会发生反射,而远端串扰到达静态线终端时发生全反射(远端串扰幅值会增加1倍),同时远端串扰会被返回至源端,最终被源端所吸收(源端是阻抗匹配状态)。

3. 假设动态线与静态线信号收发方向相反,如下图所示,静态线在源端阻抗匹配而终端高阻:源端串联匹配。

当远端串扰到达源端时被全吸收,不会发生反射,而近端串扰回到静态线终端时发生全反射(近端串扰幅值增加1倍),同时与近端串扰发送回源端,被源端吸收。

4. 假设动态线与静态线信号收发方向相同,静态线终端匹配而源端无匹配。

此时远端串扰到达静态线终端时被全吸收,不会发生反射,而近端串扰回到静态线源端时反射系数≈-1,近端串扰正电压变成负电压,反射到静态线终端,被终端吸收。

根据如上分析,总结如下:

1. 被干扰的静态线必须要做阻抗匹配(源端串联或终端并联),否则串扰会来回反射,引入更多的串扰和EMC问题。

2. 静态线源端串联匹配时,终端串扰会被全反射,串扰幅值增加1倍。

3. 静态线终端并联匹配时,源端串扰会被反射并传输到终端,反射幅值不变。

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