Ne ve Niçin fesih?

Elektronikte yeniyim ve özellikle dijital iletişimde sonlandırmanın ne olduğunu ve neden gerekli olduğunu anlamıyorum.

Teşekkürler

Belki daha mekanik bir açıklama anlamaya yardımcı olur:

Bir ucu duvara sabitlenmiş, diğer ucu sizin tarafınızdan tutulan uzun bir ipiniz olduğunu düşünün. Yukarı doğru kısa bir vuruşla, ip boyunca hareket eden bir dalga oluşturabilirsiniz:

( http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physing1/node52.html adresinden )

Şimdi, neden böyle? Halatın birçok küçük parçadan oluştuğunu, her birinin bir sonrakine bir kuvvet uyguladığını ve böylece komşularından kendi başına bir kuvvetle karşılaştığını hayal edin. Dikey kuvvetlere konsantre olalım ve kuvvetin, parçalar arasındaki dikey mesafeye doğrusal olarak bağlı olduğunu söyleyelim. İşte komşulardan gelen kuvvetleri ve bu önlüklerin toplamını gösteren bir çizim (yani ivmenin yönü ve gücü). Dalga soldan sağa hareket etmelidir:

Gördüğünüz gibi, 15 no'lu parça yukarı doğru bir kuvvetle karşılaşır ve böylece yukarı doğru hızlanır. Parça no. 14 aynı kuvvetle aşağıya doğru, artı 13 numaralı parçadan daha büyük bir yukarı kuvvetle karşılaşır.

Son olarak, arka kenardaki (5, 6, 7) parçalar aşağı doğru hareket eder, ancak dinlenene kadar yukarı doğru hızlanır.

Duvara ne olur?

Parça 13 hareket edemez ve partikül no 12'ye olan geniş dikey mesafe nedeniyle, hiçbir 12 çok güçlü bir aşağı kuvvetle karşılaşır. Aşağıya doğru delinir ve son olarak, size geriye doğru hareket eden yatay olarak çevrilmiş bir dalga elde edersiniz.

Halat hiç sabitlenmezse ne olur?

Halatın görüntüsü parça 12 ve 13 arasında kesilir. Son rakam için bu, 12'nin sadece yukarı doğru kuvvetle karşılaşmadığı anlamına gelir. Son olarak, bu bir kamçı ucu gibi dalgasının en yüksek artış, ve yeni, üretecektir olup geriye ip seyahat çevrilmiş dalga.

Arkadaşınız ikinci ucu tutarsa ​​ne olur?

Genellikle, dalga sanki arkasından devam ediyormuş gibi arkadaşınız tarafından emilir. Bunun nedeni, ucu duvar kadar sabit tutmaz, aynı zamanda hiçbir şey yokmuş gibi gevşek tutmaz.

Dalganın hızının ağırlığın yanı sıra gerginliğine de bağlı olduğunu unutmayın. Bunun nedeni, gerilimin burada açıklanan kuvvetlerin kaynağı olmasıdır.

Elektronikle ne ilgisi var?

Son olarak, sinyal yayılımı, dalganın halat üzerindeki yayılmasına benzer. Sinyal hattının sonunu GND'ye kısaltırsanız, duvar gibi sabit bir potansiyel üzerinde tutarsınız ve bir sinyalin kenarı farklı genlik işaretiyle yansıtılır. Uç herhangi bir şeye bağlı değilse, sinyal kenarları aynı genlik işaretiyle yansıtılacaktır. Arkadaşınız gibi bir direnç yoluyla sinyali GND'ye bağlayarak yansımayı önleyebilirsiniz. Çok yüksek bir direncin açık bir sinyal hattı gibi olduğu ve çok düşük bir direncin GND'ye kısa olduğu açıktır, bu nedenle direnci sadece sinyali emdiği kesin değerle eşleştirmeniz gerekir.

Son olarak, dışarı çıkıp ip ile bu şeyleri deneyin. Belki, arkadaşınızdan halatı her zamanki gibi daha sıkı veya gevşek tutmasını isteyebilirsiniz, ancak doğal olarak, insanlar ipin empedansını ...

DÜZENLE:

Dün aradım, ama bulamadım. Https://hohlerde.org/rauch/elektronik/kleines/kabelradar/index.de.html adresinden çalınan bir puls üretecine doğrudan bağlanan bir kapsamın yanı sıra uzun bir kabloya ait kapsam resimleri :

Kablonun sonunda kısa devre, ters çevrilmiş bir yansıma elde edersiniz:

Açık uçlu bir kablo için dik bir yansıma elde edersiniz:

Doğru sonlandırma ile yansıma yoktur. Ancak, hala aşağı doğru biraz düşüş gördüğünüz için sonlandırma biraz fazla güçlü.

Bu arada, yansıma yaklaşık 20ns sonra geliyor, bu yüzden yön başına 10ns. % 75 ışık hızında, bu yaklaşık 2,2 m kablo uzunluğuna dönüşür.

EDIT2:

Bir simülasyon yazarken biraz eğlendim. Yukarıdaki gibi, halat birkaç parçaya bölünür ve her parça üzerindeki dikey kuvvet, dikey mesafesinden doğrudan komşularına kadar belirlenir. İşte burada:

Sonunda sonlandırmayı ve yansımaları anlamama yardımcı olan şey şu: Farz edelim ki, uç ucu birbirine kısa devre yaparak gerçekten çok uzun bir koaksiyel kablonuz var. Eğer içinden akım koyarsanız, voltaj ne olur?

Kablo en uçta kısa olduğu için, voltajın 0 yakınında kalmasını beklersiniz. Ancak, uzak uç çok uzaktadır - voltaj hemen 0 volt olsaydı, ışıktan daha hızlı iletişim kurarız! Bunun yerine, sinyalin ucunda kısa olanı görmeden önce sinyalin kabloyu kısaca, sonra tekrar yakın uca yayması gerekir. Bir yansıma budur.

Yansıma gelmeden önce sinyal neye benziyor? Kablonun sıfır olmayan direnci ve sıfır olmayan kapasitansı vardır - elektriksel olarak, uzun bir dizi indüktör ve şönt kapasitör gibi - ve sinyal yayılırken akım kaynağımızdan şarj olmasına neden olur. Elektriksel olarak, bu bir direnç gibi görünüyor - buna karakteristik empedans denir. Sonsuz uzunluğunda 50 ohm koaksiyel kablo parçası, elektriksel olarak 50 ohm'luk bir direnç gibi görünecektir. Daha kısa olan, sinyalin kablonun yayıldığı süre boyunca 50 ohm'luk bir direnç gibi görünür.

Hayali senaryomuzda, sonunda kısa olan uzun bir kabloya akım uygulayarak, voltaj dalga formu kısa bir tepe (akım * karakteristik_impedansa eşit voltajla) ve ardından 0 volta (yakın) bir dönüş gibi görünecektir. Kablonun diğer ucu açık bir devre olsaydı, bunun yerine kısa bir tepe ve ardından daha yüksek bir voltaj (mevcut kaynağımızın maksimum voltajı tarafından belirlenir) gibi görünecektir.

Herhangi bir yansıma istemediğimizi varsayalım. Koaksayı, kablonun karakteristik empedansıyla aynı değere sahip bir dirençle sonlandırırsak, sıralanırız! Koaksiyel sinyal yayılırken 50 ohm'luk bir rezistansa benziyor ve yayılma bittikten sonra da yine de 50 ohm'luk bir rezistansa benziyor. Bu bir fesih.

İletim hatları ve (nispeten) yüksek frekans sinyalleriyle çalışırken sonlandırma gereklidir. İletim hatlarından geçen sinyaller aslında bir elektromanyetik dalga olarak hareket eder ve bu dalga empedansdaki değişiklikler nedeniyle hattaki herhangi bir süreksizlikle yansıtılabilir. Bu kesin etki, ışığın bir su havuzundan veya bir cam parçasından yansımasına neden olan şeydir. Sonlandırma, hat boyunca ilerleyen sinyali emmek ve yansımaları önlemek için bir iletim hattının sonuna bir direnç eklenmesini ifade eder. Sonlandırma direnci, bir süreksizlik ve ortaya çıkan yansımalar yaratmamak için hat empedansına uygun olmalıdır.

Bu yansımalar, bit hatalarıyla sonuçlanan semboller arası girişime neden olabileceğinden, yüksek hızlı dijital sistemlerde son derece önemlidir. Bu arada, Intel CPU'larının hızını artırdığı için bu problemle karşılaştı. Anakartlarını yüksek hızlarda doğru çalışacak şekilde yeniden tasarlamak için çok sayıda RF mühendisini işe almak zorunda kaldılar.

Çoğu RF uygulaması için, iletim hatları genellikle bir direnç ile toprağa sonlandırılır. Bununla birlikte, dijital uygulamalarda, hattı birkaç farklı şekilde sonlandırmak faydalı olabilir. Bazı otobüsler için, hem yukarı çekme hem de aşağı çekme için gerekli tahrik kuvvetlerinin simetrik olması için 1/2 Vcc'lik bir sonlandırma gerilimi kullanılır, böylece daha iyi performans elde edilir. Bu, DDR2 ve DDR3 dahil olmak üzere yüksek hızlı bellek veriyolları için yaygındır. Diferansiyel hatlar için, ortak bir sonlandırma stili, tek tek dirençlerin aksine iki iletkeni doğrudan toprağa bağlayan bir dirençtir.

Bir tel boyunca geçen AC sinyalleri uçlarından yansır. Bu yansıyan sinyal "gerçek" sinyal ile karışır ve parazite neden olur. Sonlandırma genellikle bir direncin sonuna koymak anlamına gelir; bu hat ucunun sonsuz bir tel uzunluğu gibi davranmasını sağlar (sonu olmayan, yansıması olmayan).

Direnç değeri , hattın empedansına bağlıdır . Bu nedenle, belirli bir hat veya bus tipi için kullanılması gereken belirli bir sonlandırma direnci değeri vardır.