与点到点连接应用相比,在多支路总线的应用中,连接器系统的负荷要多一些。在点到点应用中,被传送的信号只穿过连接器一次。在这种情况下,连接器的串联电感决定了其传输性能。
多支路情况下就有很大不同,在如图9.9所示的多支路总线中,连接在总线上的发送器每次只有一个使能,而其他发送器则保持使能禁止,但其还是连接在总线上,直至办轮到其发送,这种特殊类型的总线两端都进行了端接,以防止反射,总线上传播的信号的上升时间只是线路总长度的一小部分。
随着经过总线的每个分支,传输信号逐步发生畸变,与源端连接器的串联电感的影响相比,多个连接器寄生电容的积累导致信号畸变更严重。对于多支路应用,需要寄生电容非常低的连接器,即使要付出电感更大的代价。
对于调整总线操作,需要使每个总线分支处的对地集总电容最小。
每个总线分支处的集总电容包含3个部分,其中只有一个与连接器有关。
1)连接器的引脚到引脚的电容及其在印刷电路板上的焊盘电容。
2)连接本地驱动器和接收器到连接器的走线电容。
3)本地接收器的输入电容,加上本地驱动器在使能禁止时的输出电容。
1、引脚到引脚的电容
这一项很容易测量。将连接器安装到板子上,留出一个信号引脚,其他所有引脚接地,用普通的电容表就可以测量信号引脚到地的电容。
如果没有电容表,可以使用图1.6所示的电路来测量。
大多数的连接器的引脚间距为0.1IN,任意信号引脚到地的电容一般为几个PF,在一个板间的连接器上,两边印刷电路板上的焊盘会各增加0.5PF左右。
有些连接器的引脚间距特别大,或者有其特殊的引脚热电厂列,这都有助于减小电容,同时也为板子焊接面上的焊盘留出了更多的间距,这也正是生产技术人员所期望的。对于引脚间距为0.05IN或更小的连接器,引脚的交错排列变得越来越重要。
2、电路走线电容
根据走线的阻抗和传播延时,采用下式可以计算每英寸长度电路走线的电容:
其中:TD=走线传播延时,PS/IN
ZO走线阻抗,Ω
C=电容,PF/IN
3、接收器和驱动器电容
在很多高速接收器的技术规范文档中,生产商说明了其电容参数。但是,如果没有技术规范文档,可以采用图1.6所示的电路测量其中一个样品。测量时,调整脉冲发生器产生一个脉冲,使其电压大小处于接收器有效范围的中间,而且幅值和实际应用条件下的幅值相差不多。给接收器上电。一般典型的电容值为2~10PF。
一个三态驱动器在处于关闭状态时的电容是很大的。很多生产商不提供这个电容参数,希望用户忽略这个因素。实际上驱动器由很大的晶体管组成,当其关闭时具有非常大的寄生电容。
只有通过测量的方法才能得到驱动器的实际电容,采用的是与接收器相同的测量方式。发送门加上电源,但其输出使禁止,使脉冲发生器偏置在门电路的有效范围。测量值一般不会高于80PF。
例:走线电容
一条内部走线,从连接器引出,首先进入一个驱动芯片,然后到一个接收器,总长0.75IN其电容是多少?
TD=180PD/IN(FR-4内部走线)
ZO=50Ω
4、均匀间隔负载
电容集中到一点相比,对于信号的传播,间隔均匀地布放总线分支点,可以减小总线阻抗,降低干扰的影响。