Зачем ставить резистор последовательно с сигнальной линией?

Двумя распространенными причинами являются целостность сигнала и ограничение тока при ленивом преобразовании уровня.

Для целостности сигнала любое несоответствие импеданса линии передачи, образованной дорожкой печатной платы и подключенными компонентами, может вызвать отражение переходов сигнала. Если им позволить отскакивать назад и вперед по трассе, отражая несоответствия в конце, в течение многих циклов, пока они не затухают, сигналы «звенят» и могут быть неверно истолкованы либо по уровню, либо как дополнительные переходы краев. Обычно выходной контакт имеет более низкий импеданс, чем дорожка, а входной контакт — более высокий импеданс. Если вы поместите последовательный резистор номиналом, соответствующим импедансу линии передачи, на выходной контакт, это мгновенно сформирует делитель напряжения, и напряжение волнового фронта, проходящего по линии, будет вдвое меньше выходного напряжения. На приемном конце более высокий входной импеданс выглядит как разомкнутая цепь. что приведет к синфазному отражению, удваивающему мгновенное напряжение обратно к исходному. Но если позволить этому отражению вернуться к выходу драйвера с низким импедансом, оно будет отражаться не в фазе и конструктивно интерферировать, снова вычитая и вызывая звон. Вместо этого он поглощается последовательным резистором драйвера, который выбирается в соответствии с импедансом линии. Такое окончание источника неплохо работает в двухточечных соединениях, но не так хорошо в многоточечных. Вместо этого он поглощается последовательным резистором драйвера, который выбирается в соответствии с импедансом линии. Такое окончание источника неплохо работает в двухточечных соединениях, но не так хорошо в многоточечных. Вместо этого он поглощается последовательным резистором драйвера, который выбирается в соответствии с импедансом линии. Такое окончание источника неплохо работает в двухточечных соединениях, но не так хорошо в многоточечных.

Ограничение тока при ленивой трансляции уровней — еще одна распространенная причина. Технологии КМОП ИС разных поколений имеют разные оптимальные рабочие напряжения и могут иметь пределы повреждения, определяемые крошечным физическим размером транзисторов. Кроме того, они изначально не могут допустить наличия на входе более высокого напряжения, чем их питание. Таким образом, большинство чипов построены с крошечными диодами от входов до источника питания для защиты от перенапряжения. При управлении 3,3-вольтовой частью от 5-вольтовой (или, что более вероятно сегодня, при управлении 1,2 или 1,8-вольтовой частью от источника 3,3 В), заманчиво просто полагаться на эти диоды для фиксации напряжения сигнала в безопасном диапазоне. Однако они часто не могут справиться со всем током, который потенциально может быть получен от выхода с более высоким напряжением, поэтому для ограничения тока через диод используется последовательный резистор.

Да, целостность сигнала является причиной. Использование колпачка сильно замедлит лезвие и сделает его не таким чистым. Стандартной книгой по этому вопросу является High Speed ​​Digital Design: A Handbook of Black Magic . Как правило, в качестве отправной точки обычно используется 22,1 Ом. Вы можете использовать инструмент моделирования целостности сигнала, такой как HyperLynx от Mentor Graphics, чтобы получить лучший анализ до того, как плата будет построена.

На линии VDD причина не в этом. Некоторые люди могут поставить там резистор в миллиомах для измерения мощности, а затем заменить его на 0 Ом для производства. Другие, особенно аналоговые, могут поставить RC-фильтр, чтобы избавиться от шума.

На каком продукте? Со стороны потребителя это, вероятно, для целостности сигнала (см. Ответ Брайана).

В инструменте разработки это может быть для ограничения тока. Я часто использую резисторы на 470 Ом на сигнальных линиях в своих проектах для линий передачи данных, которые подключаются к внешним модулям. Ток, потребляемый цифровым входом, недостаточен, чтобы вызвать значительное падение напряжения на этом резисторе. Ограничение тока означает, что ничего (обычно) не вылетит, если я допущу ошибку при подключении или если что-то замкнет соединение на открытой плате. Он отличается от колпачка, потому что колпачок будет потреблять большой ток на цифровом фронте (в течение короткого, но иногда существенного времени), оказывая противоположный эффект резистора.

Я не уверен, что это то, о чем вы говорите, но небольшой резистор (<100 Ом) можно поставить на выходе операционного усилителя, управляющего длинной линией, чтобы емкостная нагрузка не вызывала усилитель колебаться.

Его также можно использовать для обеспечения одинакового выходного сопротивления двух усилителей, чтобы создать симметричную линию , подавляющую помехи.

Еще два ответа:

1. Добавление резистора к линии может ограничить повреждающие потоки тока, которые в противном случае возникли бы в результате коротких переходных процессов высокого напряжения, например, вызванных электростатическим разрядом (ЭСР).
2. Резистор с малым значением, подключенный к входу источника питания микросхемы, будет давать падение напряжения, пропорциональное току питания микросхемы. Если известно значение резистора, можно подключить счетчик, измерить напряжение и сделать вывод о токе, не нарушая работу цепи. Схема будет работать одинаково с требуемым измерителем или без него. Напротив, если бы на плате была точка подключения амперметра последовательно с источником питания, было бы необходимо закоротить это соединение всякий раз, когда материя отсутствует.

Я видел Xilinx FPGA, запрограммированный для управления аналоговым CMOS-мультиплексором строк / столбцов на имидж-сканере, испортил мультиплексор, потому что субнаносекундные цифровые фронты Xilinx ушли НАМНОГО НИЖЕ земли и НАМНОГО ВЫШЕ VDD. Это можно было наблюдать с пробником 1 пФ с частотой 900 МГц (пробник TEK с активными полевыми транзисторами P6201, давно устарел). Ваш обычный медленный пробник 13 пФ не показал перерегулирования. Люди с многолетним опытом работы в этих областях посоветовали мне поместить резистор 1 кОм в каждый из 6-дюймовых проводов (около 15 таких проводов) от Xilinx к мультиплексору. Результат? Прекрасное изображение с большим количеством смещений. "Появилась ошибка усиления. Была добавлена ​​коррекция горячей и холодной пластины, и вы могли видеть тепло вашего пальца, пропитывающего лист бумаги. Что происходит? Защитные диоды, которые должны были поглощать удары электростатического разряда любой полярности, включались во время этих субнаносекундных провалов/выбросов. Таким образом, миллионы раз в секунду заряд вводился в CMOS-подложку и лунки, нарушая поведение цифровых и, возможно, аналоговых сигналов, если они направлялись в сеть из-за неожиданного потока зарядов, которым требовался обратный путь. Я помогал в отладке других схем CMOS, где только один логический элемент был нарушен во время теста ESD, потому что не былолокальный зарядосъемный контакт с лункой/подложкой.

Осторожнее с резисторами на линиях vdd. Если вы не будете тщательно выбирать размер крышки, вы можете получить пульсацию на подаче питания на устройство, что может отрицательно сказаться на его работе.

Иногда резистор или другая нагрузка добавляются параллельно дискретному цифровому входу, чтобы компенсировать распределенную емкость в длинном входном кабеле. Рассмотрим случай, когда полевой выключатель на конце длинного экранированного кабеля имеет горячий и обратный проводники. другой конец кабельной пары имеет линию 120 В переменного тока, а обратная сторона идет на вход ПЛК, РСУ или другого цифрового устройства. На основе следующих значений: - Напряжение питания - Емкость кабеля - Импеданс цифрового устройства ввода - Напряжение включения цифрового устройства ввода Вы можете рассчитать максимальное безопасное расстояние для прокладки кабеля, чтобы вход отключался при размыкании переключателя.
Импеданс кабеля и входное устройство образуют делитель напряжения, который может привести к тому, что напряжение на входе будет выше порогового значения, даже при разомкнутом переключателе.