高速設計的三座大山——電阻基礎
發布時間:2015-09-18 責任編輯:sherry
【導讀】曾經讓我們聽之色變、聞風喪膽的高速設計,其實我們所考慮的問題也不外乎三種基本電子元件(電阻、電容、電感),以及它們的組合。在高速先生的後續文章裏,我會把我對這三種基本電子元件的理解與領悟分享給大家。
電阻基礎
老子在道德經裏說:道(dao)生(sheng)一(yi),一(yi)生(sheng)二(er),二(er)生(sheng)三(san),三(san)生(sheng)萬(wan)物(wu)。三(san)對(dui)於(yu)我(wo)們(men)中(zhong)國(guo)人(ren)來(lai)講(jiang),有(you)很(hen)深(shen)的(de)寓(yu)意(yi)。從(cong)古(gu)至(zhi)今(jin),關(guan)於(yu)三(san)的(de)典(dian)故(gu)和(he)成(cheng)語(yu)數(shu)不(bu)勝(sheng)數(shu),三(san)歲(sui)小(xiao)孩(hai)都(dou)可(ke)以(yi)信(xin)手(shou)拈(nian)來(lai)。比(bi)如(ru)三(san)人(ren)行(xing)則(ze)必(bi)有(you)我(wo)師(shi),三(san)充(chong)滿(man)著(zhe)無(wu)盡(jin)的(de)智(zhi)慧(hui);也比如事不過三,三代表著亙古不變的原則;再比如三原色,紅綠藍,三營造了我們的絢麗繽紛的世界。再說到我們的高速設計,曾經讓我們聽之色變、聞風喪膽的高速設計,其實我們所考慮的問題也不外乎三種基本電子元件(電阻、電容、電感),以及它們的組合。在高速先生的後續文章裏,我會把我對這三種基本電子元件的理解與領悟分享給大家。
電阻的應用
在我們接觸電子課程的時候,往往首次接觸的一般都是電阻。電阻在電路中有兩個基本作用:限流、分壓。
為了更加形象、直觀,便於理解,我們將電流以水流類比,電源類比水泵,傳輸線類比水渠,電阻類比水渠裏的障礙物。如下圖:

電dian子zi的de流liu動dong形xing成cheng了le電dian流liu。假jia如ru電dian路lu中zhong不bu接jie負fu載zai,將jiang電dian源yuan的de正zheng負fu極ji直zhi接jie相xiang連lian,會hui發fa生sheng什shen麼me事shi情qing?短duan路lu,燒shao毀hui器qi件jian。這zhe就jiu像xiang水shui泵beng把ba水shui抽chou到dao水shui渠qu中zhong,而er水shui渠qu是shi一yi條tiao非fei常chang平ping滑hua的de水shui渠qu(阻力趨近於0),水流以趨近無窮大的速度衝向水泵,等待水泵的命運就隻有毀滅。
因此,一般當電流中接入非線性器件(二極管等)時,其阻抗會隨著時間而變化,此時,電路中就需要接入電阻,起到限流,保護電路的作用。如下圖:

再來說分壓,電阻分壓的應用,在PCB設計中有很多。比如DDR3的參考電源Vref,我們常見的一種做法就是利用兩個相同阻值的電阻,從DDR3的供電電源1.5V,分壓得到0.75V的參考電源。如下圖:

對dui大da多duo數shu人ren來lai說shuo,電dian阻zu可ke能neng就jiu隻zhi有you兩liang這zhe個ge作zuo用yong了le,小xiao編bian在zai接jie觸chu高gao速su數shu字zi電dian路lu之zhi前qian,同tong樣yang也ye是shi這zhe樣yang認ren為wei的de。做zuo過guo高gao速su數shu字zi電dian路lu設she計ji之zhi後hou,就jiu了le解jie到dao電dian阻zu還hai有you一yi個ge作zuo用yong,那na就jiu是shi——端接。
如果同樣用水作類比來解釋的話,小編有這樣的一個理解。
端接電阻相當於在水渠裏鑄一個堤壩,堤壩後麵通向大海。現在我的要求是始終保持堤壩上遊有3m的水位,那我就要修建一個3m高(gao)的(de)大(da)壩(ba)。如(ru)果(guo)突(tu)然(ran)下(xia)暴(bao)雨(yu)漲(zhang)水(shui),多(duo)出(chu)來(lai)的(de)水(shui)就(jiu)會(hui)漫(man)過(guo)堤(di)壩(ba),流(liu)向(xiang)大(da)海(hai),不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)堤(di)壩(ba)上(shang)遊(you)的(de)水(shui)流(liu)和(he)水(shui)位(wei),如(ru)果(guo)突(tu)然(ran)水(shui)麵(mian)上(shang)起(qi)風(feng),激(ji)起(qi)水(shui)浪(lang),水(shui)位(wei)可(ke)能(neng)超(chao)過(guo)3m,但是當水浪到達堤壩位置的時候,也會漫過堤壩,流向大海,水渠裏的水流和水位還是不會受到影響。如果大壩建4m,下暴雨和起風的時候,堤壩上遊的水位就會受影響。如果堤壩建2m,就不能保證足夠的水壓。所以堤壩要建的剛剛好。如果把3m高的堤壩換成同傳輸線阻抗一致的匹配電阻,把下暴雨和起風當做PCB板(ban)中(zhong)的(de)串(chuan)擾(rao)和(he)反(fan)射(she)來(lai)理(li)解(jie),端(duan)接(jie)匹(pi)配(pei)電(dian)阻(zu)的(de)作(zuo)用(yong)及(ji)原(yuan)理(li)是(shi)不(bu)是(shi)一(yi)下(xia)子(zi)就(jiu)清(qing)晰(xi)明(ming)了(le)啦(la)。不(bu)過(guo)這(zhe)是(shi)小(xiao)編(bian)個(ge)人(ren)的(de)理(li)解(jie),如(ru)有(you)不(bu)當(dang),歡(huan)迎(ying)指(zhi)正(zheng)哦(o)。
所suo以yi,通tong常chang在zai高gao速su數shu字zi電dian路lu設she計ji中zhong會hui接jie入ru端duan接jie電dian阻zu,保bao證zheng驅qu動dong端duan到dao接jie收shou端duan之zhi間jian的de電dian流liu和he電dian壓ya平ping穩wen,消xiao除chu反fan射she。端duan接jie電dian阻zu的de阻zu值zhi等deng於yu傳chuan輸shu線xian的de特te性xing阻zu抗kang值zhi,如ru果guo高gao於yu或huo低di於yu傳chuan輸shu線xian的de阻zu值zhi,回hui路lu中zhong都dou會hui發fa生sheng反fan射she。如ru下xia圖tu:

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