Как правильная оконечная нагрузка на одном конце, в то время как другой конец остается открытым, позволит избежать отражений в линии передачи?

Есть две распространенные ситуации, когда у вас может быть открытая/терминированная линия передачи. Первый представляет собой последовательную логическую линию, идущую от одной точки к другой. Второй — использование зонда с «высоким импедансом» на микрополосковой схеме.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

В первом примере пусть все начинается с 0v. Выход IC1 теперь становится высоким до 5 В. Трассировка печатной платы представляет собой линию передачи на 100 Ом, поэтому она выглядит как резистор на 100 Ом на землю. Это формирует делитель напряжения с R1, поэтому шаг 2,5 В запускается в линию, идущую вправо, а IC1 воспринимает нагрузку 200 Ом. Ток, протекающий от IC1, составляет 5/200 = 25 мА, что также является волной тока, протекающей по линии, 2,5 В / 100 Ом. Волна тока подает ток для зарядки линии до 2,5 В.

Через некоторое время, когда на FR4 требуется около 1,5 нс на фут дорожки, шаг достигнет входа IC2, чей высокий импеданс достаточно высок, чтобы считать его разомкнутой цепью. Ток, протекающий по линии, некуда деваться, поэтому генерирует отраженную волну -25 мА, +2,5 В, которая теперь движется влево. Обе волны складываются на входе IC2, поэтому вы получаете не ток, а 5 В. Возвратная волна 2,5 В, находящаяся поверх существующего уровня 2,5 В, заряжает линию до 5 В и в конечном итоге возвращается к IC1. Здесь он поглощается R1.

Обратите внимание, что для правильной работы этой линии с последовательным окончанием требуется отражение на открытом конце. Эта конфигурация может использоваться только для одного приемника на дальнем конце. Если вы поместите промежуточные приемники вдоль линии, они увидят период устойчивых 2,5 В от внешней волны, прежде чем подняться до 5 В с обратной волной, что гарантированно нарушит любую логику. Если вы хотите, чтобы линия обслуживала несколько приемников по всей ее длине, вы должны управлять напряжением линии, чтобы получить полный логический размах исходящей волны, и завершить ее, чтобы избежать отражений.

На втором рисунке показан радиочастотный зонд «бедняка». 1 кОм достаточно, чтобы избежать проблем на многих узлах в 50-омных микрополосковых цепях. Оконечный коаксиальный кабель выглядит как нагрузка 50 Ом на землю, поэтому R2 образует делитель примерно 20: 1 (примерно -26 дБ) с 50 Ом. Сигнал проходит по коаксиальному кабелю, где поглощается без отражения в анализаторе спектра. Хотя мы могли бы использовать шунтирующий резистор 50 Ом на конце пробника для двойного согласования коаксиального кабеля, в этом нет необходимости, и это приводит к дополнительным потерям на 6 дБ.