Linia d uga technika cyfrowa i impulsowa
Download
1 / 40

Linia D?uga Technika Cyfrowa i Impulsowa - PowerPoint PPT Presentation


  • 122 Views
  • Uploaded on

Linia Długa Technika Cyfrowa i Impulsowa. Ernest Jamro C3-504, tel. 6172792 Katedra Elektroniki Akademia Górniczo-Hutnicza. Elementy rozproszone. R – rezystancja na jednostk ę d ł ugo ś ci linii [Ω/m] – reprezentuj ą ca wszelkie straty cieplne w obu przewodach linii

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Linia D?uga Technika Cyfrowa i Impulsowa' - didina


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Linia d uga technika cyfrowa i impulsowa

Linia DługaTechnika Cyfrowa i Impulsowa

Ernest Jamro

C3-504, tel. 6172792

Katedra Elektroniki

Akademia Górniczo-Hutnicza


Elementy rozproszone
Elementy rozproszone

R – rezystancja na jednostkę długości linii [Ω/m] – reprezentująca wszelkie straty cieplne w obu przewodach linii

L – indukcyjność na jednostkę długości linii [H/m]– reprezentująca pole magnetyczne obu przewodów linii

C – pojemność na jednostkę długości linii [F/m]– reprezentująca pole elektryczne w dielektryku między przewodami linii

G – upływność na jednostkę długości linii G [S/m] – reprezentująca ewentualne straty cieplne w dielektryku.

Dla linii bezstratnej pomija się R i G


Linia d uga technika cyfrowa i impulsowa

Kiedy linia długa:

Rozproszoną pojemność, indukcyjność i rezystancje już nie możemy traktować jako pojedyncze elementy ale musimy rozważać że są one rozproszone – składają się z nieskończonej liczby małych elementów

Przyjmuje się że jeżeli długość linii

należy już stosować linię długą, (- długość fali )

V- prędkość fali – z reguły V=c (prędkość światła c= 3108 m/s)


R wnanie linii
Równanie linii

stratna

bezstratna


Impedancja falowa linii d ugiej
Impedancja Falowa Linii Długiej

Dla linii bezstratnej


Pr dko rozchodzenia
Prędkość rozchodzenia

Dla linii bez strat

Czas propagacji przez linię:



Wsp czynnik odbicia
Współczynnik odbicia

Współczynnik odbicia na wejściu [ro]

Współczynnik odbicia na wyjściu


R wnanie rozchodzenia si fali
Równanie rozchodzenia się fali

Rozwinięcie w szereg:

Dla t<

Dla < t <2

Dla 2< t <3

Dla 3< t <4

Początek: x=0; koniec: x=l

Dla Eg(t)=1(t)



R wnanie dla pr du
Równanie dla prądu

Zmiana znaku dla fali odbitej od obciążenia


Napi cie pr d w stanie ustalonym
Napięcie/prąd w stanie ustalonym

Początek linii

Koniec linii

Napięcie i prąd zachowują się tak jakby linię długą zastąpić zwykłym przewodem


Przyk ad przebiegu czasowego
Przykład przebiegu czasowego

Zg= 50; Z0= 75, ZL= (rozwarcie), Eg(t)= 1(t)



Dopasowanie impedancyjne
Dopasowanie impedancyjne

Dopasowanie na wejściu

Dopasowanie na wyjściu

Dopasowanie na wejściu

Dopasowanie na wyjściu


Obci enie reaktancyjne
Obciążenie reaktancyjne

Założenie – dopasowanie na wejściu.

Można stosować metodę: czoła i grzbietu

Do obliczania stałej czasowej zakłada się, że linia długa ma impedancję Z0


Uk ad dopasowuj cy generator do linii d ugiej
Układ dopasowujący generator do linii długiej

  • Z0= R2|| (R1+Rg) - warunek dopasowania

  • Rg<Z0: R1= Z0-Rg R2- rozwarty

  • Rg>Z0: R1= 0 (zwarty) R2||Rg= Z0


Czw rnik dopasowuj cy
Czwórnik dopasowujący

Z1= R1 + (R2 || Z2)

Z2= R2 || (R1 + Z1)

Warunek dopasowania

Współczynnik tłumienia:


Czw rnik rozdzielaj cy
Czwórnik rozdzielający

Uwaga na tłumienie:

Lepiej użyć transformator impulsowy lub aktywny rozdzielacz

Warunek dopasowania

Z1= [R1 + (R2 || Z2)]/2 (1)

Z2= R2 || [R1 + Z1||(R1 + (R2 || Z2))]= R2 || [R1 +2Z1/3] (2)

Bo według (1): Z1||(R1 + (R2 || Z2))= Z1||2Z1= 2Z1/3


Metody dopasowania linii
Metody dopasowania linii

Moc tracona na rezystorze dla VDD=5V oraz

dla R= Zo=50, Rgen=0

P=VDD2/R= 25/50= 0.5W

(przy założeniu przeciwnego stanu do stanu podłączenia rezystora)


Dopasowanie linii d ugiej
Dopasowanie linii długiej

Dla R1=R2 =2Z0, Z0=50, VDD=5V otrzymujemy:

R1=R2= 100 ;

Moc tracona w rezystorach R1 i R2 (przy braku obciążenia – stan HiZ) wynosi:

VDD=5V: P= 125mW

VDD=3.3V: P= 54mW

VDD= 2.5V: P= 31mW

Moc tracona (przy wymuszeniu 0 lub 1 i rezystancji generatora Rgen wynosi:

Rgen=0 Rgen=Z0;VH= 0.75VDD, VL=0.25VDD

VDD=5V: P= 250mW P= 162mW

VDD=3.3V: P= 107mW P= 70mW

VDD= 2.5V: P= 62.5mW P= 40.3mW

VDD=5V: P= 500mW

VDD=3.3V: P= 200mW

VDD= 2.5V: P= 125mW


Lepsza metoda dopasowania moc dla stanu wysokiej impedancji p 0w
Lepsza metoda dopasowaniaMoc dla stanu wysokiej impedancji: P=0W

R= Z0

Dla stanu 0 lub 1:

Rgen=0 Rgen=Z0,VL=0.25VDD, VH=0.75VDD

VDD= 5V, Z0= 50  P= 125mW P= 62.5mW

X


Lvds low voltage differential signalling
LVDS (Low-Voltage Differential Signalling)

Standard umożliwiający bardzo szybki transfer danych. W ramach jednego połączenia używa się 2 fizycznych linii (czasami 4 aby umożliwić transfer w dwóch kierunkach)


Lvds poziomy napi
LVDS – poziomy napięć

Różnica napięć to tylko 0.3V przez co zmniejsza się moc tracona na rezystorze oraz zmniejsza się emisja fal elektromagnetycznych (zakłóceń), mniej gwałtownie zmienia się napięcie, przez co odbicia na linii długiej są mniejsze i częstotliwość pracy może być większa.

Dwie bardzo blisko prowadzone linie powodują że zewnętrze zakłócenie się równoważy


How to use transmission lines

+

+OUT

100 ohms

GND

-OUT

+

“sees” 50 ohms immediately

between core and shield

How to use Transmission Lines

  • Special Case for Balanced Differential Signals

    • Connect shields together

“sees” 50 ohms immediately

between core and shield

Balanced = equal and opposite

That is for AC components:

(+OUT) = -(-OUT)


Lvds gdzie u ywane
LVDS – gdzie używane:

Standardy szeregowe

Serial ATA SATA1- 1.5 Gb/s; SATA2 – 3Gb/s, SATA3- 6Gb/s

FireWire (IEEE 1394 ) 400Mb/s (1600Mb/s)

Standardy równoległo/szeregowe

RocetIO – do łączenia układów scalonych, 10Gb/s /linię

PCI-Express 2.5Gb/s / linie – dla 16linii= 4GB/s

gen2: 5Gb/s/linię; gen3: 8Gb/s

HyperTransport: 200Mb/s – 6.4Gb/s / linie


Phase lock loop pll delay lock loop dll
Phase Lock Loop (PLL)Delay Lock Loop (DLL)

PLL

DLL



Dystrybucja sygna u zegarowego
Dystrybucja sygnału zegarowego

Litera H

Małe przesunięcie zegara – ang. Low skew

Ale duże opóźnienie zegara


How to use transmission lines1
How to use Transmission Lines

  • Eliminate reflective features larger than 1/10th of a wavelength

  • Avoid impendence changes

45 deg

45 deg

1/10th wavelength

1/10th wavelength


Kondensator przy zasilaniu
Kondensator przy zasilaniu

Praktycznie każdy układ cyfrowy wymaga użycia kondensatora pomiędzy napięciem zasilania a masą. Kondensator tej jest potrzebny ponieważ układy cyfrowe wymagają bardzo dużych chwilowych prądów (szpilek) zasilania podczas przełączania.


Signal return path issues decoupling
Signal return path issues (decoupling)

  • Every High Frequency input and output

    • All AC current out/in must return to both “nearby” supplies

VCC

OUT

Load

VEE

“Decoupling

Capacitor” –

Must be a “short” at signal frequency

ground path – minimum length!




Non ideal capacitor
Non-Ideal Capacitor

ESR - equivalent series resistance




Inne podej cie do r wnania
Inne podejście do równania

Dla początku i końca

Stały współczynnik mnożący:


Sta a propagacji wsp czynnik przenoszenia
Stała propagacji (współczynnik przenoszenia)

Dla linii bez strat

 - współczynnik tłumienia ( dla linii bez strat wynosi 0)

 - współczynnik przesunięcia (dla linii bez strat wynosi )