小電阻在ePort模塊中的大作用

在高速電路設(shè)計(jì)中，串阻對(duì)信號(hào)完整性起到了至關(guān)重要的作用。本文借ePort模塊的應(yīng)用電路，對(duì)串阻的作用以及應(yīng)用原理做簡(jiǎn)要分析。

ePort應(yīng)用電路中的串阻

在使用ePort模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，RMII/RGMII的TX組、RX組信號(hào)線和參考時(shí)鐘線均需要串聯(lián)匹配電阻（其中RX組信號(hào)線的串聯(lián)電阻已集成到ePort模塊中，設(shè)計(jì)時(shí)無需考慮），以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的正常通訊。圖1中的電阻R5~R8為使用ePort-M百兆模塊時(shí)需串聯(lián)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(shí)需串聯(lián)的匹配電阻。

圖1 ePort-M典型應(yīng)用電路

圖2 ePort-G/ePort-G(1.8V)典型應(yīng)用電路

串阻的作用與使用方式

在一般電路中，信號(hào)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(hào)在經(jīng)過阻抗不連續(xù)的地方時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射。反射信號(hào)在低頻電路中影響不大，但其對(duì)高頻電路的影響則不容忽視。

比如在以太網(wǎng)通訊電路中，由于信號(hào)頻率較高，反射信號(hào)將與源端信號(hào)疊加，造成信號(hào)的過沖和振鈴，從而可能導(dǎo)致接收端的識(shí)別錯(cuò)誤，影響到正常通訊。圖3為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號(hào)直連MAC端輸出信號(hào)時(shí)的波形，其中過沖30.6%，下沖26.1%。

圖3 RMII_TXD0未串電阻

對(duì)此，通常做法是在信號(hào)輸出端位置串聯(lián)一個(gè)小電阻，使得信號(hào)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(hào)。且PCB布局時(shí)串阻應(yīng)靠近信號(hào)輸出端放置，不能放在信號(hào)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(shí)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(yīng)小于100Ω，通常為22Ω、33Ω。圖5即為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號(hào)與MAC端輸出信號(hào)間串22Ω電阻時(shí)的波形，過沖12.5%，下沖11.3%，相比未串電阻時(shí)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(huì)與匹配電阻構(gòu)成RC濾波器，如果選用的電阻阻值過大時(shí)將造成信號(hào)失真的問題。圖6為使用ePort-M模塊RMII_TXD0信號(hào)與MAC端輸出信號(hào)間串150Ω電阻時(shí)的波形，有較明顯的失真。因此在使用ePort模塊設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照應(yīng)用電路的接法，將RMII/RGMII信號(hào)中TX組的串阻接上，串阻阻值選用22Ω。

圖6 RMII_TXD0串150Ω電阻