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用于驅動兩個晶振負載的星形拓撲
所謂的星形拓撲其中是一種結構,相當于一個轉接站,向各個節點傳送信息,因為有五個節點整體看起來像一顆五角星一樣,所以被叫做星形拓撲.在某些情況下,當石英晶體振蕩器的驅動器強度不足以驅動兩條傳輸線(輸出阻抗太高)時,可以使用啟動拓撲(圖11).Rt電阻網絡用作中間終端.Rt的值通常選擇為等于傳輸線阻抗的三分之一(Z0/3),因此當從任何節點觀察時,三個Rt電阻器的星形連接具有Z0/2的阻抗.具有Z0阻抗的兩條傳輸線的并聯連接具有Z0/2阻抗,因此當從點A(圖11)朝向負載看時,阻抗是Z0,其等于從源看的阻抗.A點的阻抗匹配,因此不會發生反射.
圖11:用于驅動兩個負載的星形拓撲
星型拓撲通常與晶振負載終端一起使用.在那種情況下,從源極驅動器傳播的信號通過跡線分裂點而不反射回來,到達負載并且因為負載阻抗匹配不會反射回源.負載看到一個良好的信號,沒有反射,但振幅非常低,這對許多時鐘接收器來說是不可接受的.如果沒有負載終端并且負載是高阻抗,則所有信號能量都反射回源.使用Rt網絡匹配中點處的阻抗,但是兩個反射信號同時返回,因此發生耦合.這使得很難在反射和耦合之間找到平衡并實現可接受的信號完整性.
在沒有負載端接的情況下,建議不要將此方法用于長度超過走線邊緣長度三分之一的傳輸線(參見公式1).例如,對于1ns的上升時間信號,星形段的長度不應超過2in.應使用IBIS模型對典型和拐角情況進行模擬,以確保沒有信號完整性問題.圖12顯示了具有短2-in的星形拓撲結構的角點情況下的仿真結果.
圖12:SiT8208貼片晶振使用星形拓撲驅動兩條傳輸線的角落(溫度,電源電壓和工藝)的Altium Designer仿真波形(在負載側)(圖11).走線阻抗-60Ω,走線段長度-2in.,標稱電源電壓-3.3V,Rs=10Ω,Rt=10Ω,CL=5pF.圖13和圖14顯示了模擬結果,說明了信號波形如何分別隨Rt和Rs變化.
圖13:使用星形拓撲驅動兩條傳輸線的SiT8208的Rt值范圍的Altium Designer仿真波形(在負載側)(圖11).走線阻抗-60Ω,走線段長度-2英寸,電源電壓-3.3V,Rs=10Ω,CL=5pF.
圖14:使用星形拓撲驅動兩條傳輸線的SiT8208的Rs值范圍的Altium Designer仿真波形(在負載側)(圖11).走線阻抗-60Ω,走線段長度-2英寸,電源電壓-3.3V,Rt=10Ω,CL=5pF.
如果需要更長的走線并且增加信號上升/下降時間不是問題,則可以在Rs和傳輸線之間的源處使用附加電容器(Cs),從而創建具有時間常數的低通RC濾波器(Rs+Rd)·Cs.圖15說明了如何在源極使用15pF電容可以驅動5-in.段中的星形跟蹤拓撲結構.請注意,示例星形拓撲中的上升沿和下降沿的形狀不適用于某些抖動敏感的應用.
圖15:SiT8208跨過程角的Altium Designer仿真波形(在負載側)使用星形拓撲驅動兩條傳輸線(圖11).源處附加的15pF電容用于減慢信號邊沿.走線阻抗-60Ω,走線段長度-5英寸,電源電壓-3.3V,Rt=10Ω,CL=5pF.
使用源終端時的低通濾波器效果
信號源與源終端一起驅動傳輸線并將邊緣發送到傳輸線.在線的末端,負載看不到產生邊緣的驅動器,而是看到已經傳送邊緣的傳輸線.傳輸線用作遠端負載的驅動器,因此從負載開始,驅動阻抗等于線路阻抗.典型IC的時鐘輸入負載大部分是電容性的.驅動阻抗正在形成具有負載阻抗的低通濾波器,其看起來像一個簡單的RC濾波器.這種SAW濾波器的截止頻率為Z0CL.假設50Ω傳輸線形成一個轉角頻率為637MHz的低通濾波器.對于大多數應用,該濾波器的轉角頻率足夠高,不會導致信號衰減.但是,用戶必須密切監視負載電容,以確保角頻率保持在時鐘的工作范圍之上.
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