Tầm quan trọng của việc chấm dứt trở kháng nguồn là gì?

Đưa ra một mạch như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Tầm quan trọng của R1 là gì? Người ta có thể đoán rằng nó làm cho trở kháng đầu ra của BUF1 bằng với trở kháng của đường truyền, nhưng tại sao điều này lại quan trọng? Điều gì xảy ra nếu R1 bị bỏ qua? Làm thế nào những gì ở đầu bên kia ảnh hưởng đến điều này? Có thể đó là một tải phù hợp, mở hoặc ngắn. Có lẽ đó là một đường truyền có sự không liên tục trong đó.

Ý tưởng là tín hiệu lan truyền ở tốc độ hữu hạn, nghĩa là một tín hiệu nhất định cần có tthời gian để đi từ đầu này đến đầu kia của đường truyền. Cáp cũng có một số điện dung / độ tự cảm nội tại trên một đơn vị chiều dài, có thể xấp xỉ với trở kháng đặc tính (giả sử tổn thất ít hơn):

Đây là trở kháng ban đầu mà nguồn phát ra khi tín hiệu thay đổi, với mức tín hiệu đóng vai trò là mạch phân chia điện áp giữa R1 và Z0:

Khi tín hiệu truyền đến đầu cáp, nó sẽ nhận ra rằng không có gì để đổ năng lượng tín hiệu vào. Tín hiệu phải đi đâu đó, vì vậy nó bật ra khỏi đầu xa và trở về nguồn. Khi đến nguồn, điện áp nguồn sẽ gấp đôi ban đầu , nó sẽ chảy ngược qua R1 đến nguồn.$V_s$

Nếu = , và toàn bộ đường truyền đã đạt đến trạng thái ổn định vì không thể truyền thêm năng lượng vào hoặc hấp thụ từ đường truyền. Điều này là lý tưởng bởi vì dòng đã đạt đến trạng thái ổn định trong (một t để đến mục tiêu và một t để quay lại nguồn).$R_1$$Z_0$$V_S = V_{in}$~2t

Nếu quá lớn, vẫn sẽ lớn hơn do đó nguồn sẽ tiếp tục đổ năng lượng vào đường truyền và điện áp của đường truyền sẽ từ từ tăng lên khi tín hiệu dội lại.$R_1$$V_S$$V_{in}$

Nếu quá nhỏ, sẽ tăng vọt khi tín hiệu trở lại. Trong trường hợp này, sóng cạnh rơi xuống sẽ truyền xuống dòng vì nguồn đang cố gắng hấp thụ năng lượng dư thừa được bơm vào đường dây, và một lần nữa điện áp sẽ dội lại / tới khi đạt đến trạng thái ổn định.$R_1$$V_S$

Trong 2 trường hợp sau, điện áp mục tiêu có thể bật lên trên / dưới một mức logic kỹ thuật số nhất định nhiều lần để người nhận có thể nhận được các bit dữ liệu sai. Điều này cũng có thể có khả năng gây hại cho nguồn vì tín hiệu phản xạ có thể tăng gây ra căng thẳng quá mức cho nguồn.

Bây giờ điều gì xảy ra nếu chúng ta gắn một cái gì đó vào phía bên kia, như điện trở ?$R_2$

Bây giờ mục tiêu có thể hấp thụ năng lượng và chỉ một phần tín hiệu ban đầu được phản xạ. Nếu , một lần nữa chúng ta có trở kháng phù hợp và không có tín hiệu nào được phản ánh.$R_2 = Z_0$

Nếu quá nhỏ / quá lớn, chúng ta sẽ có các tín hiệu phản xạ tương tự như trên, ngoại trừ tín hiệu bị đảo ngược.$R_2$

Sử dụng vẫn có thể được sử dụng để ngăn việc dội lại nhiều lần, nhưng điện áp tín hiệu trạng thái ổn định sẽ là kết quả của bộ chia điện áp giữa R1 và R2. Nếu , không có phản xạ nên giá trị của R1 không thành vấn đề. Chúng ta cũng có thể chọn R1 = 0 để điện áp mục tiêu giống với điện áp nguồn. Như supercat đã chỉ ra, bạn cũng có thể có tín hiệu ổ đĩa nguồn gấp đôi cường độ mà mục tiêu đang mong đợi và vẫn sử dụng$R_1 = Z_0$$R_2 = Z_0$$R_1 = R_2 = Z_0$

Tôi đã viết một trình giả lập đường truyền trực tuyến để chơi xung quanh, điều đó chứng tỏ sự chấm dứt nguồn. Tôi thấy nó hữu ích cho việc hình dung các sóng truyền tín hiệu này dọc theo đường truyền. Chọn một R2 đủ lớn và bạn có thể ước chừng mở, giống như trường hợp bạn có. Đây chỉ là mô hình đường truyền không mất, nhưng thường đủ chính xác.

Về tính toàn vẹn tín hiệu (được đo bằng phản hồi bước ở phía máy thu), ba cấu hình giống hệt nhau (Zsource - Zload):

1) 50 Ohm - vô cùng (chấm dứt nguồn)
2) 0 Ohm - 50 Ohm (chấm dứt tải)
3) 50 Ohm - 50 Ohm (chấm dứt ở cả hai đầu)

Tuy nhiên, trong biến thể thứ 3 có biên độ giảm 50%. Vì vậy, từ quan điểm thực tế, nên tránh lựa chọn thứ 3 trừ khi có lý do thuyết phục để làm như vậy.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: điều này bao gồm cáp đơn điểm nối tiếp điểm lý tưởng giữa các nguồn của máy thu. Nếu có một ngã ba trên đường, thì có thể có ý nghĩa khi sử dụng chấm dứt kép - tôi đã không nghĩ về nó.

Ok, đây là mô tả dài nhưng quá khái quát về những gì đang diễn ra ...

Trở kháng của đường truyền (hay còn gọi là dấu vết) là 50 ohms, có nghĩa là khi tín hiệu truyền xuống cáp, nó trông giống như tải 50 ohm cho người lái xe. Khi nó chạm đến điểm cuối của dấu vết, nó sẽ phản xạ trở lại và khiến các phần của dấu vết tạm thời đạt đến điện áp cao hơn / thấp hơn nhiều so với mức cần thiết. Chúng tôi gọi đây là overshoot và undershoot.

Với điện trở nguồn 50 ohm, điện trở cộng với dấu vết 50 ohm tạo thành một bộ chia điện áp (div bằng 2). Ngay trước khi tín hiệu chạm đến điểm cuối, tín hiệu tại vị trí đó là 50% biên độ cần thiết. Ngay sau khi tín hiệu chạm đến điểm cuối, sự phản xạ kết hợp với tín hiệu gốc 50% và tạo ra tín hiệu biên độ 100% hoàn hảo. Sự phản xạ di chuyển trở lại điện trở nguồn nơi nó được hấp thụ.

Một máy thu nằm ở cuối dấu vết sẽ thấy cạnh tín hiệu gần như hoàn hảo. Nhưng một máy thu ở giữa hoặc gần điện trở trước tiên sẽ thấy tín hiệu 50% và sau đó là tín hiệu 100%. Do đó, việc chấm dứt nguồn chỉ được sử dụng khi chỉ có một người nhận và người nhận đó phải được đặt ở cuối dấu vết.

Nếu điện trở không khớp với trở kháng của dây / vết / cáp thì bộ chia điện áp không phải là 50% - dẫn đến kết quả không hoàn hảo và sự phản xạ có thể gây ra vấn đề.

R1 không quan trọng với điều kiện là đường truyền được kết thúc chính xác. Tôi lái các đường như thế này rất nhiều và nhận được tín hiệu tốt ở đầu xa của đường truyền nhưng nó phải được kết thúc chính xác.