Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Linia Długa Technika Cyfrowa i Impulsowa Ernest Jamro C3-504, tel. 6172792 Katedra Elektroniki Akademia Górniczo-Hutnicza.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Linia Długa Technika Cyfrowa i Impulsowa Ernest Jamro C3-504, tel. 6172792 Katedra Elektroniki Akademia Górniczo-Hutnicza."— Zapis prezentacji:

1 Linia Długa Technika Cyfrowa i Impulsowa Ernest Jamro C3-504, tel Katedra Elektroniki Akademia Górniczo-Hutnicza

2 Elementy rozproszone Dla linii bezstratnej pomija się R i G R – rezystancja na jednostk ę d ł ugo ś ci linii [Ω/m] – reprezentuj ą ca wszelkie straty cieplne w obu przewodach linii L – indukcyjno ść na jednostk ę d ł ugo ś ci linii [H/m]– reprezentuj ą ca pole magnetyczne obu przewodów linii C – pojemno ść na jednostk ę d ł ugo ś ci linii [F/m]– reprezentuj ą ca pole elektryczne w dielektryku mi ę dzy przewodami linii G – up ł ywno ść na jednostk ę d ł ugo ś ci linii G [S/m] – reprezentuj ą ca ewentualne straty cieplne w dielektryku.

3 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= m/s)

4 Równanie linii stratna bezstratna

5 Impedancja Falowa Linii Długiej Dla linii bezstratnej

6 Prędkość rozchodzenia Dla linii bez strat Czas propagacji przez linię:

7 Rodzaje linii długich

8 Współczynnik odbicia Współczynnik odbicia na wejściu [ro] Współczynnik odbicia na wyjściu

9 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 E g (t)=1(t)

10 Metoda Bergerona

11 Równanie dla prądu Zmiana znaku dla fali odbitej od obciążenia

12 Napięcie/prąd w stanie ustalonym Początek linii Koniec linii Napięcie i prąd zachowują się tak jakby linię długą zastąpić zwykłym przewodem

13 Przykład przebiegu czasowego Z g = 50 ; Z 0 = 75, Z L = (rozwarcie), E g (t)= 1(t)

14 Przykład cd.

15 Dopasowanie impedancyjne Dopasowanie na wejściu Dopasowanie na wyjściu Dopasowanie na wejściuDopasowanie na wyjściu

16 Obciążenie reaktancyjne Założenie – dopasowanie na wejściu. Można stosować metodę: czoła i grzbietu Do obliczania stałej czasowej zakłada się, że linia długa ma impedancję Z 0

17 Układ dopasowujący generator do linii długiej Z 0 = R 2 || (R 1 + R g ) - warunek dopasowania R g Z 0 : R 1 = 0 (zwarty)R 2 ||R g = Z 0

18 Czwórnik dopasowujący Z 1 = R 1 + (R 2 || Z 2 ) Z 2 = R 2 || (R 1 + Z 1 ) Warunek dopasowania Współczynnik tłumienia:

19 Czwórnik rozdzielający Z 1 = [R 1 + (R 2 || Z 2 )]/2 (1) Z 2 = R 2 || [R 1 + Z 1 ||(R 1 + (R 2 || Z 2 ))]= R 2 || [R 1 +2Z 1 /3](2) Bo według (1): Z 1 ||(R 1 + (R 2 || Z 2 ))= Z 1 ||2Z 1 = 2Z 1 /3 Warunek dopasowania Uwaga na tłumienie: Lepiej użyć transformator impulsowy lub aktywny rozdzielacz

20 Metody dopasowania linii Moc tracona na rezystorze dla V DD =5V oraz dla R= Z o =50, R gen =0 P=V DD 2 /R= 25/50= 0.5W (przy założeniu przeciwnego stanu do stanu podłączenia rezystora)

21 Dopasowanie linii długiej Dla R 1 =R 2 =2Z 0, Z 0 =50, V DD =5V otrzymujemy: R 1 =R 2 = 100 ; Moc tracona w rezystorach R 1 i R 2 (przy braku obciążenia – stan HiZ) wynosi: V DD =5V: P= 125mW V DD =3.3V: P= 54mW V DD = 2.5V: P= 31mW Moc tracona (przy wymuszeniu 0 lub 1 i rezystancji generatora R gen wynosi: R gen =0R gen =Z 0 ; V H = 0.75V DD, V L =0.25V DD V DD =5V: P= 250mW P= 162mW V DD =3.3V: P= 107mWP= 70mW V DD = 2.5V: P= 62.5mWP= 40.3mW V DD =5V: P= 500mW V DD =3.3V: P= 200mW V DD = 2.5V: P= 125mW

22 Lepsza metoda dopasowania Moc dla stanu wysokiej impedancji: P=0W Dla stanu 0 lub 1: R gen =0R gen =Z 0, V L =0.25V DD, V H =0.75V DD V DD = 5V, Z 0 = 50 P= 125mWP= 62.5mW R= Z 0 X

23 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)

24 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

25 How to use Transmission Lines Special Case for Balanced Differential Signals –Connect shields together Balanced = equal and opposite That is for AC components: (+OUT) = -(-OUT) + -OUT GND 100 ohms +OUT + sees 50 ohms immediately between core and shield sees 50 ohms immediately between core and shield

26 LVDS – gdzie używane: Standardy szeregowe Serial ATA SATA Gb/s; SATA2 – 3Gb/s, SATA3- 6Gb/s FireWire (IEEE 1394 ) 400Mb/s (1600Mb/s)IEEE 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

27 Phase Lock Loop (PLL) Delay Lock Loop (DLL) PLL DLL

28 Buforowanie sygnału zegarowego

29 Dystrybucja sygnału zegarowego Litera H Małe przesunięcie zegara – ang. Low skew Ale duże opóźnienie zegara

30 How to use Transmission Lines Eliminate reflective features larger than 1/10 th of a wavelength Avoid impendence changes OK BAD 1/10 th wavelength 45 deg

31 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.

32 Signal return path issues (decoupling) Every High Frequency input and output –All AC current out/in must return to both nearby supplies OUT VCC VEE Load ground path – minimum length! Decoupling Capacitor – Must be a short at signal frequency

33 PCB view – power planes

34 Reduction of the ESL

35 Non-Ideal Capacitor ESR - equivalent series resistance

36 Collection of the capasitors

37 Koniec

38 Inne podejście do równania Dla początku i końca Stały współczynnik mnożący:

39 Stała propagacji (współczynnik przenoszenia) Dla linii bez strat - współczynnik tłumienia ( dla linii bez strat wynosi 0) - współczynnik przesunięcia (dla linii bez strat wynosi )

40 Stała propagacji


Pobierz ppt "Linia Długa Technika Cyfrowa i Impulsowa Ernest Jamro C3-504, tel. 6172792 Katedra Elektroniki Akademia Górniczo-Hutnicza."

Podobne prezentacje


Reklamy Google