50 Օ հարցը. Դիզայնի դիմադրություն համապատասխանությունը ՌԴ ձևավորման մեջ

Իրական կյանքի ՌԴ ազդանշաններ
Դիմահարդարման համապատասխանությունը ՌԴ նախագծման և փորձարկման հիմնական կողմն է. Անհամապատասխան impedances- ի հետևանքով առաջացած ազդանշանային արտացոլումները կարող են հանգեցնել լուրջ խնդիրների:

Համապատասխանությունը կարծես թե աննշան վարժություն է, երբ գործ ունես իդեալական աղբյուրից, փոխանցման գծից և բեռից կազմված տեսական միացմամբ:

Ենթադրենք, որ բեռի դիմադրությունը ամրագրված է: Այն ամենը, ինչ մենք պետք է անենք, ներառում է աղբյուրի դիմադրություն (ZS), որը հավասար է ZL- ին, այնուհետև նախագծել հաղորդման գիծը, որպեսզի նրա բնորոշ դիմադրությունը (Z0) նույնպես հավասար լինի ZL- ին:

Բայց եկեք մի պահ քննարկենք այս սխեմայի իրագործման դժվարությունը ամբողջ բարդ RF շրջանով, որը բաղկացած է բազմաթիվ պասիվ բաղադրիչներից և ինտեգրված սխեմաներից: ՌԴ նախագծման գործընթացը լրջորեն անպիտան կլիներ, եթե ինժեներները ստիպված լինեին փոփոխել յուրաքանչյուր բաղադրիչ և նշել յուրաքանչյուր միկրոտրիպի չափերը `ըստ մյուս մեկ այլ հիմքի, որը ընտրվել է որպես հիմք:

Նաև սա ենթադրում է, որ նախագիծն արդեն հասել է PCB փուլ: Ի՞նչ անել, եթե մենք ուզում ենք թեստավորել և բնութագրել մի համակարգ ՝ օգտագործելով դիսկրետային մոդուլներ, առանց դարակաշարային մալուխների, որպես փոխկապակցված: Անհամապատասխան impedances- ի համար փոխհատուցումն այս պայմաններում էլ ավելի գործնական է:

Լուծումը պարզ է. Ընտրեք ստանդարտացված դիմադրություն, որը կարող է օգտագործվել բազմաթիվ ՌԴ համակարգերում, և ապահովեք, որ բաղադրիչները և մալուխները համապատասխանաբար նախագծված լինեն: Այս դիմադրությունը ընտրվել է. միավորը օհմ է, իսկ թիվը ՝ 50:

Հիսուն Օմս
Առաջին բանը, որ պետք է հասկանալ, այն է, որ բնօրինակի առանձնահատուկ առանձնահատկություն չկա 50 Ω impedance- ի վերաբերյալ: Սա տիեզերքի հիմնական հաստատուն չէ, չնայած կարող եք տպավորություն ստանալ, որ դա եթե բավականաչափ ժամանակ եք ծախսում ՌԴ ինժեներների շուրջ: Դա նույնիսկ էլեկտրատեխնիկայի հիմնարար հաստատուն չէ. Հիշեք, օրինակ, որ երկկողմանի մալուխի ֆիզիկական չափերը պարզապես փոխելը կփոխի բնութագրական ամրությունը:

Այնուամենայնիվ, 50 Ω դիմադրությունը շատ կարևոր է, քանի որ այն իմպեդանսն է, որի շուրջ նախագծված են ՌԴ համակարգերի մեծ մասը: Դժվար է պարզել, թե ինչու է 50 Ω-ը դարձավ ստանդարտացված ՌԴ դիմադրություն, բայց խելամիտ է ենթադրել, որ 50 Օ-ն գտնվել է, որ լավ փոխզիջում է ՝ վաղ փոխադարձ մալուխների համատեքստում:

Կարևոր խնդիրը, իհարկե, ոչ թե հատուկ արժեքի ծագումն է, այլ այս ստանդարտացված իմպեդանս ունենալու առավելությունները: Լավագույն ձևավորմանը հասնելը շատ ավելի պարզ է, քանի որ ԻՍԿ-ների, ֆիքսված կցորդիչների, ալեհավաքների և այլնի արտադրողները կարող են իրենց մասերը կառուցել այս մտքով: Բացի այդ, PCB- ի դասավորությունը դառնում է ավելի պարզ, քանի որ այդքան շատ ինժեներներ ունեն նույն նպատակը, այն է ՝ մշակել միկրոտրաստներ և ստրիպլիններ, որոնք ունեն 50 Ω բնորոշ դիմադրություն:

Համաձայն անալոգային սարքերից ստացված այս հավելվածի գրության ՝ կարող եք ստեղծել 50 Ω միկրոտրիֆ հետևյալից ՝ 1-ունցիա պղինձ, 20 միլլիոն լայնություն ունեցող հետք, հետքի և ցամաքային ինքնաթիռի միջև 10 միլիոնանոց առանձնացում (ենթադրելով FR-4 դիէլեկտրիկ):
 
Նախքան առաջ շարժվելը, եկեք պարզ լինենք, որ բարձր հաճախականության յուրաքանչյուր համակարգ կամ բաղադրիչ նախատեսված չէ 50 Ω-ի համար: Կարելի էր ընտրել այլ արժեքներ, և իրականում 75 Ω դիմադրությունը դեռ տարածված է: Երկկողմանի մալուխի բնութագրական դիմադրությունը համաչափ է արտաքին տրամագծի (D2) և ներքին տրամագծի (D1) հարաբերակցության բնական գերանը:


 

Սա նշանակում է, որ ներքին դիրիժորի և արտաքին դիրիժորի միջև ավելի շատ տարանջատումը համապատասխանում է ավելի բարձր դիմադրողականությանը: Երկու դիրիժորների ավելի մեծ տարանջատումը նույնպես հանգեցնում է հզորության ցածր մակարդակի: 

Այսպիսով, 75 Ω coax- ն ունի ավելի ցածր հզորություն, քան 50 Ω երկկողմանի զանգվածը, և դա 75 Օ մալուխն ավելի հարմար է դարձնում բարձր հաճախականության թվային ազդանշանների համար, որոնք պահանջում են ցածր հզորություն, որպեսզի խուսափեն բարձր հաճախականության պարունակության ավելցուկային թուլացումից, որը կապված է արագ փոխադրումների միջև: տրամաբանություն ցածր և տրամաբանություն բարձր:

Արտացոլման գործակից
Հաշվի առնելով, թե որքան կարևոր է impedance համապատասխանությունը ՌԴ ձևավորման մեջ, չպետք է զարմանանք, որ գտնում ենք, որ կա որոշակի պարամետր, որն օգտագործվում է խաղի որակը արտահայտելու համար: Այն կոչվում է արտացոլման գործակից; խորհրդանիշը Գ (հունական մեծ տառային գամմա) է: Դա արտացոլված ալիքի բարդ ընդարձակության հարաբերակցությունը միջադեպի ալիքի բարդ ամպլիտուդին է: 

Այնուամենայնիվ, միջադեպի և արտացոլված ալիքի միջև փոխհարաբերությունները որոշվում են աղբյուրի (ZS) և բեռի (ZL) impedances- ի միջոցով, և այդպիսով հնարավոր է սահմանել արտացոլման գործակիցը այդ impedances- ի առումով.

 

Եթե ​​«աղբյուրը» տվյալ դեպքում փոխանցման գիծ է, մենք կարող ենք ZS- ն փոխել Z0- ի:



Սովորական համակարգում արտացոլման գործակիցի մեծությունը մի թիվ է զրոյի և մեկի միջև: Եկեք դիտարկենք մաթեմատիկականորեն պարզ երեք իրավիճակներ, որոնք կօգնեն մեզ հասկանալ, թե ինչպես է արտացոլման գործակիցը համապատասխանում իրական շրջանային պահվածքին.

* Եթե հանդիպումը կատարյալ է (ZL = Z0), համարիչը զրո է, և այդպիսով արտացոլման գործակիցը զրո է: Դա իմաստ ունի, քանի որ կատարյալ համընկնումն արտացոլում չի ունենում:

* Եթե բեռի դիմադրությունը անսահման է (այսինքն ՝ բաց միացում), ապա արտացոլման գործակիցը դառնում է անսահմանության բաժանման անսահմանություն, որը մեկն է: Մեկի արտացոլման գործակիցը համապատասխանում է լիարժեք արտացոլմանը, այսինքն ՝ արտացոլվում է ալիքի ամբողջ էներգիան: Դա իմաստ ունի, քանի որ բաց միացումին միացված փոխանցման գիծը համապատասխանում է ամբողջական անջատմանը (տես նախորդ էջը). Բեռը չի կարող կլանել որևէ էներգիա, ուստի այն պետք է արտացոլվի:

* Եթե բեռի դիմադրությունը զրոյական է (այսինքն ՝ կարճ միացում), արտացոլման գործակիցի մեծությունը դառնում է Z0 ՝ բաժանված Z0- ի: Այսպիսով մենք կրկին ունենք | Γ | = 1, ինչը իմաստ ունի, քանի որ կարճ միացումը նույնպես համապատասխանում է ամբողջական անխզելիությանը, որը չի կարող կլանել միջադեպի ալիքի որևէ էներգիա:

VSWR
Իմպեդանսի համընկնումը նկարագրելու համար օգտագործվող մեկ այլ պարամետր է `լարման կանգնած ալիքի հարաբերակցությունը (VSWR): Այն սահմանվում է հետևյալ կերպ.

VSWR- ն մոտենում է impedance- ի համընկնումին արդյունքում ստացվող կայուն ալիքի տեսանկյունից: Այն փոխանցում է ամենաբարձր կանգնած ալիքի ամպլիտուդայի հարաբերակցությունը ամենացածր կանգնած ալիքի ամպլիտուդին: Այս տեսանյութը կարող է օգնել ձեզ պատկերացնել հարաբերակցությունը անշարժության անհամապատասխանության և կայուն ալիքի ամպլիտուդային բնութագրերի միջև, և հետևյալ դիագրամը փոխանցում է կայուն ալիքի ամպլիտուդային բնութագրեր երեք արտացոլման գործակիցների համար:




Ավելի մեծ դիմադրողականության անհամապատասխանությունը հանգեցնում է կանգնելու ալիքի երկայնքով ամենաբարձր և ամպլիտուդ վայրերի միջև ավելի մեծ տարբերությանը: Պատկերն օգտագործվում էր ինտերֆերաչափի կողմից:
 
VSWR- ը սովորաբար արտահայտվում է որպես հարաբերակցություն: Կատարյալ հանդիպումը կլինի 1: 1, այսինքն ՝ ազդանշանի գագաթնակետային բարձրությունը միշտ նույնն է (այսինքն ՝ կանգնած ալիք չկա): 2: 1 հարաբերակցությունը ցույց է տալիս, որ արտացոլումները հանգեցրել են կանգնած ալիքի առավելագույն լայնության, որը երկու անգամ ավելի մեծ է, քան նրա նվազագույն ամպլիտուդը:

Ամփոփում
* Ստանդարտացված իմպեդանսի օգտագործումը ՌԴ դիզայնը դարձնում է շատ ավելի գործնական և արդյունավետ:

* ՌԴ համակարգերի մեծ մասը կառուցված են մոտ 50 Ω impedance- ով: Որոշ համակարգեր օգտագործում են 75 Ω; այս վերջին արժեքն ավելի հարմար է արագագործ թվային ազդանշանների համար:

* Իմպեդանսային խաղի որակը կարող է մաթեմատիկորեն արտահայտվել արտացոլման գործակիցով (Γ): Կատարյալ խաղը համապատասխանում է Γ = 0-ին, իսկ ամբողջական անջատումը (որում արտացոլվում է ամբողջ էներգիան) համապատասխանում է Γ = 1-ին:

* Դեպի դիմադրողականության որակի քանակականացման ևս մեկ եղանակ է լարման կանգնած ալիքի հարաբերակցությունը (VSWR):

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ