小電阻在ePort模塊中的大作用

在高速電路設計中，串阻對信號完整性起到了至關重要的作用。本文借ePort模塊的應用電路，對串阻的作用以及應用原理做簡要分析。

ePort應用電路中的串阻

在使用ePort模塊進行電路設計時，RMII/RGMII的TX組、RX組信號線和參考時鐘線均需要串聯匹配電阻（其中RX組信號線的串聯電阻已集成到ePort模塊中，設計時無需考慮），以實現網絡的正常通訊。圖1中的電阻R5~R8為使用ePort-M百兆模塊時需串聯的匹配電阻，圖2中的電阻R5~R10為使用ePort-G/ePort-G(1.8V)千兆模塊時需串聯的匹配電阻。

圖1 ePort-M典型應用電路

圖2 ePort-G/ePort-G(1.8V)典型應用電路

串阻的作用與使用方式

在一般電路中，信號輸出端的阻抗小（一般為17~40Ω），PCB走線單端阻抗通常控制為50Ω，接收端的阻抗較大（近似開路），而信號在經過阻抗不連續的地方時會產生反射。反射信號在低頻電路中影響不大，但其對高頻電路的影響則不容忽視。

比如在以太網通訊電路中，由于信號頻率較高，反射信號將與源端信號疊加，造成信號的過沖和振鈴，從而可能導致接收端的識別錯誤，影響到正常通訊。圖3為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號直連MAC端輸出信號時的波形，其中過沖30.6%，下沖26.1%。

圖3 RMII_TXD0未串電阻

對此，通常做法是在信號輸出端位置串聯一個小電阻，使得信號源端與傳輸線的阻抗匹配，并由串阻吸收接收端的反射信號。且PCB布局時串阻應靠近信號輸出端放置，不能放在信號接收端，否則串阻將起不到阻抗匹配的作用。如使用ePort模塊時的PCB串阻布局推薦如圖4所示。

圖4 PCB串阻布局推薦

選用的串阻阻值應小于100Ω，通常為22Ω、33Ω。圖5即為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號與MAC端輸出信號間串22Ω電阻時的波形，過沖12.5%，下沖11.3%，相比未串電阻時的波形有明顯改善。

圖5 RMII_TXD0串22Ω電阻

由于傳輸線與地平面之間存在寄生電容，會與匹配電阻構成RC濾波器，如果選用的電阻阻值過大時將造成信號失真的問題。圖6為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號與MAC端輸出信號間串150Ω電阻時的波形，有較明顯的失真。因此在使用ePort模塊設計電路時，應嚴格按照應用電路的接法，將RMII/RGMII信號中TX組的串阻接上，串阻阻值選用22Ω。

圖6 RMII_TXD0串150Ω電阻