1.4　端接电阻匹配方式

匹配阻抗的端接有多种方式，包括并联终端匹配、串联终端匹配、戴维南终端匹配、AC终端匹配、肖特基二极管终端匹配。

1.4.1　并联终端匹配

并联终端匹配是最简单的终端匹配技术：通过一个电阻将传输线的末端接到地或者接到电源上。电阻值R必须同传输线的特征阻抗Z0匹配，以消除信号的反射。如果电阻值R同传输线的特征阻抗Z0匹配，无论匹配电压为何值，终端匹配电阻都将吸收形成信号反射的能量。终端匹配到电源可以提高源端驱动器的驱动能力，而终端匹配到地则可以提高电流的吸收能力。

并联终端匹配的突出优点就是这种类型终端匹配技术的设计和应用简便易行，在这种终端匹配技术中仅需要一个额外的元器件，如图1-4-1所示；其缺点在于终端匹配电阻会带来直流功率消耗。另外，并联终端匹配也会降低信号的逻辑高输出电平。将TTL输出终端匹配到地会降低VOH，从而降低了接收器输入端对噪声的免疫能力。

1.4.2　串联终端匹配

不同于其他类型的终端匹配技术，串联终端匹配又称后端终端匹配，是源端的终端匹配技术。串联终端匹配是在驱动器输出端和传输线之间串联一个电阻，如图1-4-2所示。驱动器的输出阻抗及电阻值R的和必须同传输线的特征阻抗Z0匹配。对于这种类型的终端匹配技术，由于信号会在传输线、串联匹配电阻及驱动器的输出阻抗之间实现信号电压的分配，因而加在传输线上的电压实际只有一半的信号电压。

在接收端，由于传输线阻抗和接收器阻抗不匹配，通常情况下，接收器的输入阻抗更高，因而会使信号以原有的幅值反射，形成附加信号波形。接收器上的信号电压会是附加信号电压和反射信号电压之和，而且附加信号电压会向驱动端传递。然而不会出现进一步的信号反射，这是因为串联的匹配电阻在接收器端实现了反射信号的终端匹配。

串联终端匹配的优点是这种匹配技术仅仅为系统中的每个驱动器增加一个电阻，而且相对于其他的电阻类型终端匹配技术来说，串联终端匹配中匹配电阻的功耗是最小的，而且串联终端匹配不会给驱动器增加任何额外的直流负载，也不会在传输线与地之间引入额外的阻抗。

许多驱动器都是非线性的驱动器，驱动器的输出阻抗随着器件逻辑状态的变化而变化，从而导致串联匹配电阻的合理选择更加复杂。所以，很难应用某一个简单的公式为串联匹配电阻来选择一个最合适的电阻值。

1.4.3　戴维南终端匹配

戴维南终端匹配又称双电阻终端匹配，是采用两个电阻来实现终端匹配的。如图1-4-3所示，R1和R2的并联组合要求同传输线的特征阻抗Z0匹配。R1的作用是帮助驱动器更加容易实现逻辑高状态，这通过从VCC向负载注入电流来实现。与此相类似，R2的作用是帮助驱动器更加容易实现逻辑低状态，这通过R2向地释放电流来实现。

戴维南终端匹配的优点：在这种匹配方式下，终端匹配电阻同时还作为上拉电阻和下拉电阻来使用，因而提高了系统的噪声容限。戴维南终端匹配同样通过向负载提供额外的电流来有效减轻驱动器负担。另外，这种终端匹配技术还能够有效抑制信号过冲。

戴维南终端匹配的缺点：无论逻辑状态是高还是低，在电源到地之间都会有一个常量的直流电流存在，这会导致终端匹配电阻中有静态的直流功耗。这种终端匹配技术同样也要求两个匹配电阻之间存在一定的比例关系，同时也存在额外的到电源和地的线路连接。负载阻抗（Z0、R1和R2的并联组合）会对信号波形的上升时间产生影响，因此要提升驱动器的输出电压。

1.4.4　AC终端匹配

AC终端匹配又称RC终端匹配，由一个电阻和一个电容组成，电阻和电容连接在传输线的负载一端，如图1-4-4所示。R必须同传输线的特征阻抗Z0匹配才能消除信号的反射。电容值的选择十分复杂，这是因为电容值太小会导致RC时间常数过小，这样一来该RC电路就类似于一个尖锐信号沿发生器，从而引起信号的过冲与下冲。另外，较大的电容值会带来更大的功率消耗。在通常情况下，要确保RC时间常数大于该传输线负载延时的两倍。终端匹配元器件上的功率消耗是频率、信号占空比、过去数据位模式的函数。所有这些因素都将影响终端匹配电容的充电和放电特性，从而影响功率消耗。

AC终端匹配的优点：终端匹配电容阻隔了直流通路，因此节省了可观的功率消耗，同时恰当地选取匹配电容的值，可以确保负载端的信号波形接近理想的方波，同时可以降低信号的过冲与下冲程度。

AC终端匹配的缺点：信号线上的数据可能出现时间上的抖动，这主要取决于在此之前的数据位模式。举例来说，一个较长的类似的位串数据会导致信号传输线和电容充电到驱动器的最高输出电压。然后，如果紧接着的是一个相位相反的数据位就要花比正常情况更长的时间来确保信号跨越接收器的逻辑阈值电平，这是因为接收器端的电压起自一个很高的电位。

1.4.5　肖特基二极管终端匹配

肖特基二极管终端匹配技术又称二极管终端匹配技术，由两个肖特基二极管组成，如图1-4-5所示。传输线末端任何的信号反射，如果导致接收器输入端上的电压超过VCC和二极管的正向偏置电压，该二极管就会正向导通连接到电源上。该二极管导通从而将信号的过冲钳位到VCC和二极管的阈值电压的和上。

同样连接到地上的二极管也可以将信号的下冲限制在二极管的正向偏置电压上。然而该二极管不会吸收任何的能量，而只是将能量导向电源或者地。这种工作方式的结果是，传输线上出现多次的信号反射。信号的反射会逐渐衰减，主要是因为能量会通过二极管在电源和地之间实现能量的交换，以及传输线上的电阻性损耗。能量的损耗限制了信号反射的幅度，确保信号的完整性。

不同于传统的终端匹配技术，二极管终端匹配技术的一个优点：肖特基二极管终端匹配无须考虑真正意义上的匹配。所以，当传输线的特征阻抗Z0不确定时，比较适合采用这种终端匹配技术。同时，在肖特基二极管上的动态导通电阻上消耗的功率远远小于任何电阻类型终端匹配技术的功率消耗。事实上，反射功率的一部分会通过正向偏置的二极管反馈回到电源或者地，同样也可以在传输线上任何可能引发信号反射的位置加入肖特基二极管。二极管终端匹配技术的缺点是多次信号反射的存在可能会影响后续信号的行为。

1.4.6　多负载的端接

在实际电路中，常常会遇到单一驱动源驱动多个负载的情况，这时就要根据负载情况及电路的布线拓扑结构来确定端接方式和使用端接的数量。在一般情况下，可以考虑以下两种方案。

如果多个负载之间的距离较近，可通过一条传输线与驱动端连接，负载都位于这条传输线的终端，这时只要一个端接电路。如果采用串联端接，则在传输线源端按照阻抗匹配原则加入一个串联电阻即可；如果采用并联端接（以简单并联端接为例），则端接应置于离源端距离最远的负载处，同时，线网的拓扑结构应优先采用菊花链的连接方式，如图1-4-6所示。

如果多个负载之间的距离较远，要通过多条传输线与驱动端连接，这时每个负载都要有一个端接电路。如果采用串联端接，则在传输线源端的每条传输线上均加入一个串联电阻；如果采用并联端接（以简单并行端接为例），则应在每个负载处都进行并联端接。