一.引言

　　在微機系統(tǒng)中，接口與其它設(shè)備之間的連接要通過一定長度的電纜來實現(xiàn)，在計算機內(nèi)部，印制電路板之間需要通過焊接線來連接。在一些其它的脈沖數(shù)字電路中也存在這類事的問題。脈沖信號包含著很多的高頻成分，即使脈沖信號本身的重復(fù)頻率并不十分高，但如果前沿陡峭，在經(jīng)過傳輸通道時，將可能發(fā)生信號的畸變，嚴(yán)重時將形成振蕩，破壞信號的正常傳輸和電路的正常工作。脈沖信號的頻率越高，傳輸線的長度越長，即便問題越嚴(yán)重。

　　二.傳輸線的反射干擾及其造成的危害

　　任何信號的傳輸線，對一定頻率的信號來說，都存在著一定的非純電阻性的波阻抗，其數(shù)值與集成電路的輸出阻抗和輸入阻抗的數(shù)值各不相同，在他們相互連接時，勢必存在著一些阻抗的不連續(xù)點。當(dāng)信號通過這些不連續(xù)點時便發(fā)生“反射”現(xiàn)象，造成波形畸變，產(chǎn)生反射噪聲。另外，較長的傳輸線必然存在著較大的分布電容和雜散電感，信號傳輸時將有一個延遲，信號頻率越高，延遲越明顯，造成的反射越嚴(yán)重，信號波形產(chǎn)生的畸變也就越厲害。這就是所謂的“長線傳輸?shù)姆瓷涓蓴_”。對于TTL器件來說，“過沖”超過6V時，對器件輸入端的P-N結(jié)就有造成損壞的可能。同時從+3V～-6V的大幅度下降，將會對鄰近的平行信號產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_，且臺階將造成不必要的延時，給工作電路造成不良的后果。一旦形成震蕩，危害就更嚴(yán)重，這種振蕩信號將在信號的始端和終端同時直接構(gòu)成信號噪聲，從而形成有效的干擾。

　　三.信號傳輸線的主要特性及阻抗匹配

　　1.信號傳輸線的特征阻抗

　　對于計算機及數(shù)字系統(tǒng)來說，經(jīng)常使用的信號傳輸線主要有單線(含接連線和印制線等)、雙絞線、帶狀平行電纜、同軸電纜和雙絞屏蔽電纜等。傳輸線的特性參數(shù)很多，與傳輸線的反射干擾有關(guān)的參數(shù)主要有延遲時間和波阻抗。一般說來，反顯得信號延遲時間最短，同軸電纜較長，雙絞線居中，約為6ns/m。波阻抗為單線最高，約為數(shù)百歐，雙絞線的波阻抗，雙絞線的波阻抗一般在100Ω-200Ω之間，且絞花越短，波阻抗越低。從抗干擾的角度講，同軸電纜最好，雙絞線次之，而帶狀電纜和單線最差。

　　2.阻抗的匹配

　　當(dāng)傳輸線終端不匹配時，信號被反射，反射波達(dá)到始端時，如始端不匹配，同樣產(chǎn)生反射，這就發(fā)生了信號在傳輸線上多次往返反射的情況，產(chǎn)生嚴(yán)重的反射干擾。因此要盡可能做到始端和終端的阻抗匹配，是抑制反射干擾的有效途徑。為此，確定“長線”的最佳長度是至關(guān)重要的。

　　在實際實踐中，一般以公式的經(jīng)驗來決定實際電路信號傳輸線的最大允許不匹配長度(也即“長線”界限)。其中，為電路轉(zhuǎn)換邊沿的平均寬度，對于常用的中速TTL電路，取15ns，為傳輸線的延遲時間。可以計算出，其最大允許匹配長度分別為1m，0.6m和0.4m，否則應(yīng)考慮阻抗匹配。對于高速運行的ECL器件，由于其傳輸時間只有4ns-5ns，故傳輸長度一般超過20cm時，就應(yīng)考慮匹配問題。

　　阻抗匹配的方法可以分為始端阻抗匹配和終端阻抗匹配。

　　始端阻抗匹配的方法是在電路的輸出端，即傳輸線的輸入端串接一個電阻R，使電路的輸出電阻(對TTL而言分別為14R和135R)與所用傳輸線的波阻抗(如雙絞線典型波阻抗為130R)相近似，如圖3所示。這種方法簡單易行，波形畸變也較小。但由于電流流經(jīng)，使在線低壓電平上升，從而降低信號低電平的噪聲容限。一般規(guī)定低電平的升高要小于0.2V,為此應(yīng)考慮減少負(fù)載們的個數(shù)來減小電阻R上的電壓降。

　　無源終端匹配可以在接收端的邏輯門的輸入端，即傳輸線的終端并聯(lián)一個電阻，其阻值應(yīng)近似等于傳輸線的波阻抗，如圖4所示。這種方法一般僅限于發(fā)送端采用功率驅(qū)動門的場合，如用普通邏輯門輸出時，并聯(lián)這樣小的電阻負(fù)載，會使其輸出高電平下降，從而一般各項電路的高電平噪聲容限。

　　有源終端并聯(lián)匹配，如圖5，可以克服無源終端并聯(lián)匹配時所造成的高電平噪聲容限下降。在圖中交流狀態(tài)下，電源可視為短路，與的并聯(lián)值等于傳輸阻抗的波阻抗。