1.4　端接電阻匹配方式

匹配阻抗的端接有多種方式，包括并聯終端匹配、串聯終端匹配、戴維南終端匹配、AC終端匹配、肖特基二極管終端匹配。

1.4.1　并聯終端匹配

并聯終端匹配是最簡單的終端匹配技術：通過一個電阻將傳輸線的末端接到地或者接到電源上。電阻值R必須同傳輸線的特征阻抗Z0匹配，以消除信號的反射。如果電阻值R同傳輸線的特征阻抗Z0匹配，無論匹配電壓為何值，終端匹配電阻都將吸收形成信號反射的能量。終端匹配到電源可以提高源端驅動器的驅動能力，而終端匹配到地則可以提高電流的吸收能力。

并聯終端匹配的突出優(yōu)點就是這種類型終端匹配技術的設計和應用簡便易行，在這種終端匹配技術中僅需要一個額外的元器件，如圖1-4-1所示；其缺點在于終端匹配電阻會帶來直流功率消耗。另外，并聯終端匹配也會降低信號的邏輯高輸出電平。將TTL輸出終端匹配到地會降低VOH，從而降低了接收器輸入端對噪聲的免疫能力。

1.4.2　串聯終端匹配

不同于其他類型的終端匹配技術，串聯終端匹配又稱后端終端匹配，是源端的終端匹配技術。串聯終端匹配是在驅動器輸出端和傳輸線之間串聯一個電阻，如圖1-4-2所示。驅動器的輸出阻抗及電阻值R的和必須同傳輸線的特征阻抗Z0匹配。對于這種類型的終端匹配技術，由于信號會在傳輸線、串聯匹配電阻及驅動器的輸出阻抗之間實現信號電壓的分配，因而加在傳輸線上的電壓實際只有一半的信號電壓。

在接收端，由于傳輸線阻抗和接收器阻抗不匹配，通常情況下，接收器的輸入阻抗更高，因而會使信號以原有的幅值反射，形成附加信號波形。接收器上的信號電壓會是附加信號電壓和反射信號電壓之和，而且附加信號電壓會向驅動端傳遞。然而不會出現進一步的信號反射，這是因為串聯的匹配電阻在接收器端實現了反射信號的終端匹配。

串聯終端匹配的優(yōu)點是這種匹配技術僅僅為系統(tǒng)中的每個驅動器增加一個電阻，而且相對于其他的電阻類型終端匹配技術來說，串聯終端匹配中匹配電阻的功耗是最小的，而且串聯終端匹配不會給驅動器增加任何額外的直流負載，也不會在傳輸線與地之間引入額外的阻抗。

許多驅動器都是非線性的驅動器，驅動器的輸出阻抗隨著器件邏輯狀態(tài)的變化而變化，從而導致串聯匹配電阻的合理選擇更加復雜。所以，很難應用某一個簡單的公式為串聯匹配電阻來選擇一個最合適的電阻值。

1.4.3　戴維南終端匹配

戴維南終端匹配又稱雙電阻終端匹配，是采用兩個電阻來實現終端匹配的。如圖1-4-3所示，R1和R2的并聯組合要求同傳輸線的特征阻抗Z0匹配。R1的作用是幫助驅動器更加容易實現邏輯高狀態(tài)，這通過從VCC向負載注入電流來實現。與此相類似，R2的作用是幫助驅動器更加容易實現邏輯低狀態(tài)，這通過R2向地釋放電流來實現。

戴維南終端匹配的優(yōu)點：在這種匹配方式下，終端匹配電阻同時還作為上拉電阻和下拉電阻來使用，因而提高了系統(tǒng)的噪聲容限。戴維南終端匹配同樣通過向負載提供額外的電流來有效減輕驅動器負擔。另外，這種終端匹配技術還能夠有效抑制信號過沖。

戴維南終端匹配的缺點：無論邏輯狀態(tài)是高還是低，在電源到地之間都會有一個常量的直流電流存在，這會導致終端匹配電阻中有靜態(tài)的直流功耗。這種終端匹配技術同樣也要求兩個匹配電阻之間存在一定的比例關系，同時也存在額外的到電源和地的線路連接。負載阻抗（Z0、R1和R2的并聯組合）會對信號波形的上升時間產生影響，因此要提升驅動器的輸出電壓。

1.4.4　AC終端匹配

AC終端匹配又稱RC終端匹配，由一個電阻和一個電容組成，電阻和電容連接在傳輸線的負載一端，如圖1-4-4所示。R必須同傳輸線的特征阻抗Z0匹配才能消除信號的反射。電容值的選擇十分復雜，這是因為電容值太小會導致RC時間常數過小，這樣一來該RC電路就類似于一個尖銳信號沿發(fā)生器，從而引起信號的過沖與下沖。另外，較大的電容值會帶來更大的功率消耗。在通常情況下，要確保RC時間常數大于該傳輸線負載延時的兩倍。終端匹配元器件上的功率消耗是頻率、信號占空比、過去數據位模式的函數。所有這些因素都將影響終端匹配電容的充電和放電特性，從而影響功率消耗。

AC終端匹配的優(yōu)點：終端匹配電容阻隔了直流通路，因此節(jié)省了可觀的功率消耗，同時恰當地選取匹配電容的值，可以確保負載端的信號波形接近理想的方波，同時可以降低信號的過沖與下沖程度。

AC終端匹配的缺點：信號線上的數據可能出現時間上的抖動，這主要取決于在此之前的數據位模式。舉例來說，一個較長的類似的位串數據會導致信號傳輸線和電容充電到驅動器的最高輸出電壓。然后，如果緊接著的是一個相位相反的數據位就要花比正常情況更長的時間來確保信號跨越接收器的邏輯閾值電平，這是因為接收器端的電壓起自一個很高的電位。

1.4.5　肖特基二極管終端匹配

肖特基二極管終端匹配技術又稱二極管終端匹配技術，由兩個肖特基二極管組成，如圖1-4-5所示。傳輸線末端任何的信號反射，如果導致接收器輸入端上的電壓超過VCC和二極管的正向偏置電壓，該二極管就會正向導通連接到電源上。該二極管導通從而將信號的過沖鉗位到VCC和二極管的閾值電壓的和上。

同樣連接到地上的二極管也可以將信號的下沖限制在二極管的正向偏置電壓上。然而該二極管不會吸收任何的能量，而只是將能量導向電源或者地。這種工作方式的結果是，傳輸線上出現多次的信號反射。信號的反射會逐漸衰減，主要是因為能量會通過二極管在電源和地之間實現能量的交換，以及傳輸線上的電阻性損耗。能量的損耗限制了信號反射的幅度，確保信號的完整性。

不同于傳統(tǒng)的終端匹配技術，二極管終端匹配技術的一個優(yōu)點：肖特基二極管終端匹配無須考慮真正意義上的匹配。所以，當傳輸線的特征阻抗Z0不確定時，比較適合采用這種終端匹配技術。同時，在肖特基二極管上的動態(tài)導通電阻上消耗的功率遠遠小于任何電阻類型終端匹配技術的功率消耗。事實上，反射功率的一部分會通過正向偏置的二極管反饋回到電源或者地，同樣也可以在傳輸線上任何可能引發(fā)信號反射的位置加入肖特基二極管。二極管終端匹配技術的缺點是多次信號反射的存在可能會影響后續(xù)信號的行為。

1.4.6　多負載的端接

在實際電路中，常常會遇到單一驅動源驅動多個負載的情況，這時就要根據負載情況及電路的布線拓撲結構來確定端接方式和使用端接的數量。在一般情況下，可以考慮以下兩種方案。

如果多個負載之間的距離較近，可通過一條傳輸線與驅動端連接，負載都位于這條傳輸線的終端，這時只要一個端接電路。如果采用串聯端接，則在傳輸線源端按照阻抗匹配原則加入一個串聯電阻即可；如果采用并聯端接（以簡單并聯端接為例），則端接應置于離源端距離最遠的負載處，同時，線網的拓撲結構應優(yōu)先采用菊花鏈的連接方式，如圖1-4-6所示。

如果多個負載之間的距離較遠，要通過多條傳輸線與驅動端連接，這時每個負載都要有一個端接電路。如果采用串聯端接，則在傳輸線源端的每條傳輸線上均加入一個串聯電阻；如果采用并聯端接（以簡單并行端接為例），則應在每個負載處都進行并聯端接。