ソースインピーダンス終端の重要性は何ですか？

このような回路が与えられた場合：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

R1の重要性は何ですか？BUF1の出力インピーダンスを伝送ラインのインピーダンスと等しくすることが推測できますが、なぜこれが重要なのでしょうか？R1を省略するとどうなりますか？反対側にあるものはこれにどのように影響しますか？マッチした負​​荷、オープン、またはショートの可能性があります。たぶん、それは不連続性のある伝送線です。

アイデアは、信号が有限の速度で伝播するということです。つまり、特定の信号がt伝送ラインの一端からもう一方のラインに到達するのに時間がかかるということです。ケーブルには、単位長さあたりの固有のキャパシタンス/インダクタンスもあります。これは、特性インピーダンスで近似できます（損失がないと仮定）。

これは、信号が変化したときに信号源が最初に経験するインピーダンスであり、信号レベルはR1とZ0間の分圧回路のように機能します

信号がケーブルの端まで伝搬すると、信号エネルギーをダンプするものがないことがわかります。信号はどこかに行かなければならないため、遠端で跳ね返り、ソースに戻ります。ソースに到達すると、ソース電圧は元の$V_s$ 2倍になり、R1を介してソースに戻ります。

$R_1$ = $Z_0$場合、$V_S = V_{in}$あり、送電線全体にエネルギーを注入または吸収できないため、送電線全体が定常状態になります。これは、ラインが定常状態に達したために理想的です~2t（1 tでターゲットに到達し、1 tでソースに戻ります）。

場合$R_1$大きすぎる、$V_S$依然としてよりも大きくなる$V_{in}$源SOは、伝送線路にエネルギーをダンプしていき、伝送線路の電圧はゆっくり前後/バック信号バウンスとしてステップアップします。

場合は$R_1$小さすぎる、$V_S$、信号が戻って取得するときにオーバーシュートします。この場合、ソースはラインに注入された余分なエネルギーを吸収しようとしているため、立ち下がりエッジ波がラインを伝播し、再び定常状態に達するまで電圧が跳ね返ります。

後者の2つのケースでは、ターゲット電圧が特定のデジタルロジックレベルを上下に複数回バウンスし、その結果、レシーバーが誤ったデータビットを取得する可能性があります。これは、反射信号が上昇し、ソースに過剰なストレスを引き起こす可能性があるため、ソースに損傷を与える可能性もあります。

さて、抵抗$R_2$ような何かを反対側に取り付けるとどうなりますか？

これで、ターゲットはエネルギーを吸収できるようになり、元の信号の一部のみが反射されます。$R_2 = Z_0$場合、インピーダンスが再び一致しており、信号は反射されません。

場合は$R_2$大きすぎる/小さすぎる信号が反転している以外に、我々は、上記と同様の反射信号になってしまいます。

R 1を使用する$R_1 = Z_0$依然として繰り返し跳ね返りを防止するために使用することができるが、定常状態信号電圧はR1とR2との間の分圧器の結果であろう。$R_2 = Z_0$場合、反射がないため、R1の値は重要ではありません。ターゲット電圧がソース電圧と同じになるように、R1 = 0を選択することもできます。supercatが指摘したように、ターゲットが期待する大きさの2倍の信号をソースに駆動させ、 R 1 = R 2 = Z 0を使用することもできます。$R_1 = R_2 = Z_0$

ソースターミネーションを実証するオンライン伝送ラインシミュレータを作成しました。伝送線路に沿ったこれらの信号伝搬波を視覚化するのに役立ちました。十分な大きさのR2を選択すると、お持ちのケースのように、オープンに近づけることができます。これはロスレス伝送ラインのみをモデル化しますが、通常は十分に正確です。

シグナルインテグリティ（受信側でのステップ応答で測定）の点では、3つの構成は同じです（Zsource-Zload）：

1）50オーム-無限（ソース終端）
2）0オーム-50オーム（負荷終端）
3）50オーム-50オーム（両端終端）

ただし、3番目のバリアントでは、振幅が50％減少します。したがって、実用的な観点からは、そうする理由がなければ、3番目のオプションは避けるべきです。

免責事項：これは、ソースとレシーバーの間の単線の理想的なケーブル一方向通信を対象としています。途中にジャンクションがあれば、デュアルターミネーションを使用するのが理にかなっているかもしれません-私はそれについて考えませんでした。

OK、これは何が起こっているのかについての長いが過度に一般化された説明です...

伝送ラインのインピーダンス（別名トレース）は50オームです。これは、信号がケーブルを伝わると、ドライバーにとって50オームの負荷のように見えることを意味します。トレースの終わりに達すると、反射して戻って、トレースの一部が本来よりもはるかに高い/低い電圧に一時的に到達します。これをオーバーシュートおよびアンダーシュートと呼びます。

50オームのソース抵抗では、抵抗と50オームのトレースが分圧器（2で割る）を形成します。信号が最後に達する直前に、その位置の信号は必要な振幅の50％です。信号が最後に到達した直後に、反射は50％の元の信号と結合し、完全な100％の振幅信号になります。反射はソース抵抗に戻り、そこで吸収されます。

トレースの最後にあるレシーバーは、ほぼ完全な信号エッジを確認できます。ただし、抵抗器の中央または近くにあるレシーバーでは、最初に50％の信号が表示され、次に100％の信号が表示されます。このため、ソース終端はレシーバーが1つしかない場合にのみ使用され、そのレシーバーはトレースの最後に配置する必要があります。

抵抗器がワイヤ/トレース/ケーブルのインピーダンスと一致しない場合、分圧器は50％ではありません-これは不完全な一致をもたらし、反射が問題を引き起こす可能性があります。

伝送ラインが正しく終端されている場合、R1は重要ではありません。私はこのような回線を頻繁に駆動し、伝送回線の遠端で適切な受信を得ますが、正しく終端する必要があります。