高速设计的三座大山(3)——端接串阻的阻值如何确定

看完《高速设计的三座大山——串联电阻对信号的影响》的小伙伴们，有木有发现匹配最好的串联端接电阻的阻值不是50ohm，而是30ohm。这是为什么呢？

看完(2)的小伙伴们，有木有发现匹配最好的串联端接电阻的阻值不是50ohm，而是30ohm，如下图。这是为什么呢？

对高速数字电路设计有一定了解的人就知道，其实驱动器本身有内阻，做串联端接匹配时，串联电阻的阻值和驱动内阻加起来大致等于传输线阻抗就可以了，即R_D+R_T≈Z_0 。这个时候，有童鞋可能就要跳起来了，MR''S，你说的倒是容易，我也知道驱动内阻R_D 加串联电阻等于传输线阻抗这个公式，大家都知道，so easy啊，问题在于，传输线阻抗可以很轻松的在datasheet找到，可是驱动器内阻上哪儿去找， datasheet上又没有？下图是一个简单的驱动电路。

当驱动器持续输出高电平时，PMOS管导通，NMOS关闭，电流流经PMOS输出，这个时候电流感受到的驱动内阻RD是PMOS管的导通电阻R_P；反之，当电流持续输出低电平时，电流感受到的驱动内阻RD就是NMOS管的导通电阻RN 。一般情况下，PMOS管的导通电阻R_P 比NMOS管的导通电阻R_N 要大，这是它们的工艺所决定的，从上一篇(2)中，我们可以知道，输出高电平时,其RC时间常数会大，上升沿更缓。有时候，我们看到信号的上升沿比下降沿要更缓一些，就是这个原因啦。下面，我们来看一下怎样得到驱动内阻的阻值？先使用仿真工具搭建两个简单的电路，如下：

以Xilinx V7芯片DDR2驱动为例，在图a的驱动端中加入上升沿驱动(PMOS导通)，通过50ohm电阻下拉到地，通过电阻分压的原理，即V_meas=50/(50+R_P )×VCC，可以求的R_P的值。在图b中驱动端加入下降沿驱动(NMOS导通)，通过50ohm电阻上拉到VCC，通过电阻分压的原理，即V_meas=R_N/(50+R_N )×VCC，可以求得R_N的值。下图是仿真得到的波形：

通过计算可以得到，R_P=12.1 ohm，R_N=10.8 ohm，两个阻抗值相差不大，选取任何一个值来计算端接电阻，都可以。通过这样简单的仿真，我们就可以获得驱动器的驱动内阻啦。有时候，我们还会遇到这两个值差别比较大的情况，比如R_P=20ohm，R_N=10ohm，那这个时候我们要怎么选择呢？如果选择R_P来计算匹配电阻，则匹配电阻R_T=30 ohm，高电平匹配很好，低电平时，匹配电阻就偏小，信号传输到传输线端时会出现正反射，过冲较大；如果选择R_N来计算匹配电阻，则R_T=40ohm，低电平匹配很好，高电平时，匹配电阻就偏大，信号传输到传输线时出现负反射，上升沿会出现台阶，另外，上升沿还会因为R_T的增大而变缓。所以，这两种选择有利有弊，遇到这种情况时，就需要设计者酌(zi)情(qiu)考(duo)量(fu)啦。不过我可以给大家泄露一个天机，假如你遇到了这种情况，你可以悄悄的来找高速先生帮你评估。