終了の理由と理由

私は電子工学を初めて使用しますが、特にデジタル通信において、終端とは何か、なぜ終端が必要なのかを理解していません。

ありがとう

より機械的な説明が理解に役立つかもしれません：

一端が壁に固定され、もう一端が手に持っている長いロープがあると想像してください。上に短いストロークで、ロープに沿って移動する波を作成できます。

（http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physing1/node52.htmlから）

さて、なぜそうなのでしょうか？ロープが多くの小片で構成されており、それぞれが次の部分に力を加え、そのため隣人からの力に遭遇すると想像してください。垂直方向の力に集中して、力がピース間の垂直距離に線形に依存するとしましょう。これは、隣人からの力とそれらの力の合計（すなわち、加速度の方向と強さ）を示すプロットです。波は左から右に移動するはずです。

ご覧のとおり、15番のピースは上向きの力に遭遇するため、上向きに加速されます。なし 14は同じ力を下向きに加え、さらに13番からの大きな上向きの力を経験します。

最後に、後縁の部分（5、6、7）は下に移動しますが、静止するまで上に加速します。

壁ではどうなりますか？

ピース13は移動できず、粒子12までの垂直距離が大きいため、12は非常に強い下向きの力に遭遇しません。それは下向きにパンチされ、最後に、水平に反転した波が後方に移動します。

ロープがまったく固定されていない場合はどうなりますか？

ロープがピース12と13の間で切断されていることをイメージします。最後の図では、これは12が上向きの力のみに遭遇しないことを意味します。最後に、それは鞭の先端のような波の最大値よりも高く上昇し、ロープの後方に移動する、反転していない新しい波を生成します。

バディが2番目のエンドを保持している場合はどうなりますか？

まあ、通常、波はあなたのバディに吸収されます。まるでロープが彼の後ろに続くかのように。これは、彼が壁のように固定された端を保持していないだけでなく、何もないようにゆるんでいないためです。

波の速度は、張力だけでなくその重量にも依存することに注意してください。これは、張力がここで説明する力の起源であるためです。

エレクトロニクスとは何の関係がありますか？

最後に、信号の伝播はロープ上の波の伝播に似ています。信号線の端をGNDに短絡すると、壁などの固定電位に維持され、信号のエッジが振幅の異なる符号で反射されます。端が何にも接続されていない場合、信号エッジは同じ振幅の振幅で反射されます。相棒のように、抵抗を介して信号をGNDに接続すると、反射を防ぐことができます。抵抗が高すぎると信号線が開いているようになり、抵抗が低すぎるとGNDに短絡するようになるため、抵抗を信号を吸収する正確な値に一致させる必要があることは明らかです。

最後に、外に出て、ロープでこのようなものを試してください。たぶん、相棒にいつものようにロープをより強くまたは緩く保持するように頼むことができますが、当然、人々はロープの...インピーダンスに非常によく一致する傾向があります。

編集：

昨日検索しましたが、見つかりませんでした。これは、https：//hohlerde.org/rauch/elektronik/kleines/kabelradar/index.de.htmlから盗まれた、パルスジェネレータと長いケーブルに直接接続されたスコープのスコープ写真です。

ケーブルの端で短絡すると、反射が反転します。

オープンエンドケーブルの場合、直立した反射が得られます。

正しい終端では、反射はありません。ただし、下方向に少し落ち込んでいるので、終了は少し強すぎます。

ちなみに、反射は約20ns後に到着するので、方向ごとに10nsです。光の速度が75％の場合、これは約2.2mのケーブル長になります。

EDIT2：

シミュレーションを書くのは楽しかったです。上記のように、ロープはいくつかの部分に分割され、各部分にかかる垂直方向の力は、垂直方向の距離から直接隣人まで決定されます。ここにあります：

最後に、終端と反射を理解するのに役立ったのは、次のとおりです。遠端が短絡した、本当に長い同軸ケーブルがあるとします。電流を流した場合、電圧はどうなりますか？

ケーブルが遠端で短絡しているため、電圧は0に近いままであることが期待されます。しかし、遠端は遠く離れています。その代わりに、信号はケーブルを伝わってショートまで伝搬し、ショートが発生する前に再び近端に戻る必要があります。これが反射です。

反射が到着する前の信号はどのように見えますか？まあ、ケーブルには抵抗がゼロではなく、静電容量がゼロではありません-電気的には、直列インダクタとシャントコンデンサの長いシーケンスのようなもので、信号が伝播するときに電流源から充電されます。電気的には、これは抵抗のように見えます-これは特性インピーダンスと呼ばれます。無限に長い50オームの同軸ケーブルは、電気的には50オームの抵抗器のように見えます。短い方は、信号がケーブルを伝搬している間、50オームの抵抗のように見えます。

想像上のシナリオでは、最後に短絡した長いケーブルに電流を流すと、電圧波形は短いピーク（電流*特性インピーダンスに等しい電圧）の後に0ボルト（近く）に戻るように見えます。ケーブルのもう一方の端が開回路の場合、代わりに短いピークの後に高電圧が続きます（電流源の最大電圧によって決まります）。

反射は必要ないとします。ケーブルの特性インピーダンスと同じ値を持つ抵抗で同軸を終端すると、ソートされます！同軸は、信号が伝搬している間は50オームの抵抗のように見えますが、伝搬が終了すると50オームの抵抗のように見えます-遠端で接続したためです。これは終了です。

伝送ラインと（比較的）高周波信号を扱う場合は、終端が必要です。伝送ラインを伝わる信号は実際には電磁波として伝わり、この波はインピーダンスの変化によるラインの不連続性によって反射される可能性があります。この正確な効果により、光が水やガラスから反射します。終端とは、伝送線路の終端に抵抗を追加して、線路を伝わる信号を吸収し、反射を防ぐことです。終端抵抗は、不連続性と結果として生じる反射が生じないように、ラインインピーダンスに一致させる必要があります。

これらの反射によりシンボル間干渉が発生し、ビットエラーが発生する可能性があるため、これは高速デジタルシステムでは非常に重要です。ちなみに、IntelはCPUの速度を上げてこの問題に直面しました。彼らは、高速で正しく動作するようにマザーボードを再設計するために、多数のRFエンジニアを雇わざるを得ませんでした。

ほとんどのRFアプリケーションでは、伝送ラインは一般に接地抵抗で終端されています。ただし、デジタルアプリケーションでは、いくつかの異なる方法で回線を終端すると便利な場合があります。一部のバスでは、1/2 Vccの終端電圧が使用されるため、プルアップとプルダウンの両方に必要な駆動強度が対称になり、パフォーマンスが向上します。これは、DDR2およびDDR3を含む高速メモリバスで一般的です。差動ラインの場合、一般的な終端スタイルは、個々の抵抗をグランドに接続するのではなく、2つの導体を直接接続する1つの抵抗です。

ワイヤに沿って伝わるAC信号は、両端で反射されます。この反射信号は「実際の」信号と混合し、干渉を引き起こします。終了は通常、抵抗を最後に配置することを意味します。これにより、ラインエンドは無限の長さのワイヤのように動作します（エンドなし、つまり反射なし）。

抵抗器の値は、ラインのインピーダンスに依存します。これが、特定のタイプのラインまたはバスに使用する必要がある特定の終端抵抗値がある理由です。