《電子技術(shù)應(yīng)用》
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寄生電容--用在多支路總線上的連接器
摘要: 與點到點連接應(yīng)用相比,在多支路總線的應(yīng)用中,連接器系統(tǒng)的負(fù)荷要多一些,。在點到點應(yīng)用中,,被傳送的信號只穿過連接器一次,。在這種情況下,連接器的串聯(lián)電感決定了其傳輸性能,。
關(guān)鍵詞: 走線 插槽 焊盤 寄生電容 點到點
Abstract:
Key words :

點到點連接應(yīng)用相比,,在多支路總線的應(yīng)用中,連接器系統(tǒng)的負(fù)荷要多一些,。在點到點應(yīng)用中,,被傳送的信號只穿過連接器一次。在這種情況下,,連接器的串聯(lián)電感決定了其傳輸性能,。

多支路情況下就有很大不同,在如圖9.9所示的多支路總線中,,連接在總線上的發(fā)送器每次只有一個使能,,而其他發(fā)送器則保持使能禁止,但其還是連接在總線上,,直至辦輪到其發(fā)送,這種特殊類型的總線兩端都進行了端接,,以防止反射,總線上傳播的信號的上升時間只是線路總長度的一小部分,。

隨著經(jīng)過總線的每個分支,傳輸信號逐步發(fā)生畸變,,與源端連接器的串聯(lián)電感的影響相比,,多個連接器寄生電容的積累導(dǎo)致信號畸變更嚴(yán)重。對于多支路應(yīng)用,,需要寄生電容非常低的連接器,,即使要付出電感更大的代價。

對于調(diào)整總線操作,,需要使每個總線分支處的對地集總電容最小,。

每個總線分支處的集總電容包含3個部分,其中只有一個與連接器有關(guān)。

1)連接器的引腳到引腳的電容及其在印刷電路板上的焊盤電容,。
2)連接本地驅(qū)動器和接收器到連接器的走線電容,。
3)本地接收器的輸入電容,加上本地驅(qū)動器在使能禁止時的輸出電容,。

1,、引腳到引腳的電容

這一項很容易測量。將連接器安裝到板子上,,留出一個信號引腳,,其他所有引腳接地,用普通的電容表就可以測量信號引腳到地的電容,。

如果沒有電容表,,可以使用圖1.6所示的電路來測量。

大多數(shù)的連接器的引腳間距為0.1IN,,任意信號引腳到地的電容一般為幾個PF,,在一個板間的連接器上,兩邊印刷電路板上的焊盤會各增加0.5PF左右,。

有些連接器的引腳間距特別大,,或者有其特殊的引腳熱電廠列,這都有助于減小電容,,同時也為板子焊接面上的焊盤留出了更多的間距,,這也正是生產(chǎn)技術(shù)人員所期望的。對于引腳間距為0.05IN或更小的連接器,,引腳的交錯排列變得越來越重要,。

2、電路走線電容

根據(jù)走線的阻抗和傳播延時,,采用下式可以計算每英寸長度電路走線的電容:

其中:TD=走線傳播延時,,PS/IN
      ZO走線阻抗,Ω
      C=電容,,PF/IN

3,、接收器和驅(qū)動器電容

在很多高速接收器的技術(shù)規(guī)范文檔中,生產(chǎn)商說明了其電容參數(shù),。但是,,如果沒有技術(shù)規(guī)范文檔,可以采用圖1.6所示的電路測量其中一個樣品,。測量時,,調(diào)整脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖,使其電壓大小處于接收器有效范圍的中間,,而且幅值和實際應(yīng)用條件下的幅值相差不多,。給接收器上電,。一般典型的電容值為2~10PF。

一個三態(tài)驅(qū)動器在處于關(guān)閉狀態(tài)時的電容是很大的,。很多生產(chǎn)商不提供這個電容參數(shù),,希望用戶忽略這個因素。實際上驅(qū)動器由很大的晶體管組成,,當(dāng)其關(guān)閉時具有非常大的寄生電容,。

只有通過測量的方法才能得到驅(qū)動器的實際電容,采用的是與接收器相同的測量方式,。發(fā)送門加上電源,,但其輸出使禁止,使脈沖發(fā)生器偏置在門電路的有效范圍,。測量值一般不會高于80PF,。

例:走線電容

一條內(nèi)部走線,從連接器引出,,首先進入一個驅(qū)動芯片,,然后到一個接收器,總長0.75IN其電容是多少,?

TD=180PD/IN(FR-4內(nèi)部走線)
ZO=50Ω

4,、均勻間隔負(fù)載

電容集中到一點相比,對于信號的傳播,,間隔均勻地布放總線分支點,,可以減小總線阻抗,降低干擾的影響,。

在一個插板式的機架系統(tǒng)中,,如果插槽沿著母板卡均勻安置,并且每個板卡都插在插槽上,,這時的均勻間隔模型是適用的,。如果系統(tǒng)工作時有些插槽總是空的,均勻間隔模型將不再適用,。

有一種折衷模型的假定連接器的電容在每個插槽中,但沒有插卡,。只有連接器電容的作用對降低背板的阻抗,、降低傳輸速度的影響是顯著的。降低背板的阻抗帶來一個好效果:當(dāng)插入每塊板卡時,,對整個傳輸特性的影響很小,。

5、低速總線

如果不需要很高的速度,,可以在多支路總線中考慮源端端接,。這種情況下可以省略圖9.9中總路線兩端的電阻,,通過一個串聯(lián)衰減電阻把每個三態(tài)輸出連接到總線上,接收端可以直接連到總線上,。在插板式的機架應(yīng)用中,,這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鋮點在于,在背板上不需要端接元件,。

如果驅(qū)動器的上升時間比總的電氣長度長,,總線作為一個集總電路元件,因此沒有反射,。源端電阻給總線的集總電容充電,,雖然緩慢,但卻是正常的方式,。

如果驅(qū)動器的上升時間和總線的電氣長度相當(dāng),,總線上會出現(xiàn)反射。我們可以減緩驅(qū)動器的上升時間,,直到總線考慮不周為一個集總電路,,從而減少反射。通過使源端電阻大于總線阻抗,,就會得到RC上升時間的效果,,隨著阻抗的增加,系統(tǒng)達到一個慢的單調(diào)的RC上升特性,。連接器的電容,,以及其他走線和驅(qū)動端或接收端電容,都通過源端電阻緩慢地充電,。

如果可以提供等待,,總路線在每個時鐘之間穩(wěn)定下來,那么就可以采用一個大的源端電阻,,從而具有以下優(yōu)點:

降低功耗,,靜態(tài)驅(qū)動電流為零
簡單,背板上不需要端接電阻
降低EMI,,減少了渡過連接器的電流

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