Perché mettere un resistore in serie con la linea di segnale?

Molte volte nei circuiti vedo una resistenza posizionata in serie in una linea di segnale e talvolta anche in serie con una linea VDD di un MCU. L'intenzione è quella di appianare il rumore nella linea? In che modo differisce dall'uso di un cappuccio piccolo, come un .1µF per fare la stessa cosa?

Due ragioni comuni sono l'integrità del segnale e la limitazione della corrente nella conversione a livello pigro.

Per integrità del segnale, qualsiasi discrepanza nell'impedenza della linea di trasmissione formata da una traccia del PCB e dai componenti collegati può causare riflessioni delle transizioni del segnale. Se questi sono autorizzati a rimbalzare avanti e indietro lungo la traccia riflettendo le discrepanze alla fine per molti cicli fino a quando non si estinguono, i segnali "suonano" e possono essere interpretati erroneamente a livello o come transizioni di bordo aggiuntive. Tipicamente un pin di uscita ha un'impedenza inferiore rispetto alla traccia e un pin di input un'impedenza maggiore. Se si inserisce un resistore in serie di valore corrispondente all'impedenza della linea di trasmissione sul pin di uscita, questo formerà istantaneamente un divisore di tensione e la tensione del fronte d'onda che percorre la linea sarà la metà della tensione di uscita. All'estremità ricevente, l'impedenza maggiore dell'ingresso sembra essenzialmente un circuito aperto, che produrrà una riflessione in fase raddoppiando la tensione istantanea all'originale. Ma se a questa riflessione viene permesso di risalire all'uscita a bassa impedenza del driver, si rifletterebbe fuori fase e interferire in modo costruttivo, sottraendo nuovamente e producendo squilli. Invece è assorbito dal resistore serie sul driver che è selezionato per corrispondere all'impedenza di linea. Tale terminazione della sorgente funziona abbastanza bene nelle connessioni punto-punto, ma non altrettanto bene in quelle multipunto. Invece è assorbito dal resistore serie sul driver che è selezionato per corrispondere all'impedenza di linea. Tale terminazione della sorgente funziona abbastanza bene nelle connessioni punto-punto, ma non altrettanto bene in quelle multipunto. Invece è assorbito dal resistore serie sul driver che è selezionato per corrispondere all'impedenza di linea. Tale terminazione della sorgente funziona abbastanza bene nelle connessioni punto-punto, ma non altrettanto bene in quelle multipunto.

L'attuale limitazione nella traduzione di livello pigro è un'altra ragione comune. Le tecnologie CMOS IC di diverse generazioni hanno tensioni operative ottimali diverse e possono avere limiti di danno stabiliti dalle minuscole dimensioni fisiche dei transistor. Inoltre, non possono tollerare nativamente di avere un ingresso a una tensione superiore rispetto alla loro alimentazione. Quindi la maggior parte dei chip sono costruiti con minuscoli diodi dagli ingressi all'alimentazione per proteggere dalle sovratensioni. Se si guida una parte 3.3v da una 5v (o più probabilmente oggi, guidando una parte 1.2 o 1.8 v da una fonte 3.3v) è allettante fare affidamento su quei diodi per bloccare la tensione del segnale a un intervallo sicuro. Tuttavia, spesso non sono in grado di gestire tutta la corrente che può potenzialmente essere fornita dall'uscita di tensione più elevata, quindi un resistore in serie viene utilizzato per limitare la corrente attraverso il diodo.

Sì, l'integrità del segnale è la ragione. L'uso di un cappuccio rallenta molto il bordo e non è così pulito. Il libro standard sull'argomento è il design digitale ad alta velocità: un manuale di magia nera . Come regola generale, 22,1 ohm viene in genere utilizzato come punto di partenza. È possibile utilizzare uno strumento di simulazione dell'integrità del segnale come HyperLynx di Mentor Graphics per ottenere un'analisi migliore prima della creazione della scheda.

Sulla linea VDD non è questo il motivo. Alcune persone potrebbero mettere lì un resistore da milliohm per misurare la potenza, quindi sostituirlo con uno 0 ohm per la produzione. Altri, in particolare l'analogico, possono mettere un filtro RC per eliminare il rumore.

Su quale tipo di prodotto? Da parte del consumatore, è probabilmente per l'integrità del segnale (vedi la risposta di Brian).

Su uno strumento di sviluppo, potrebbe essere per la limitazione attuale. Spesso lancio alcune resistenze da 470 ohm su linee di segnale per i miei progetti per linee di dati che si collegano a moduli esterni. La corrente assorbita da un ingresso digitale non è sufficiente per causare una forte caduta di tensione attraverso questo resistore. La limitazione attuale significa che nulla (di solito) va in fumo se commetto un errore nel collegare elementi o se qualcosa mette in cortocircuito una connessione su una scheda esposta. È diverso da un cappuccio perché un tappo assorbirà molta corrente su un bordo digitale (per un tempo breve ma a volte non trascurabile), con l'effetto opposto di un resistore.

Non sono sicuro se questo è ciò di cui stai parlando, ma un resistore piccolo (<100 ohm) può essere posizionato all'uscita di un amplificatore operazionale che sta guidando una linea lunga, in modo che il carico capacitivo non causi l'amplificatore da oscillare.

Può anche essere usato per garantire che due amplificatori abbiano esattamente la stessa impedenza di uscita, per creare una linea bilanciata che rifiuta l'interferenza.

Altre due risposte:

1. L'aggiunta di una resistenza a una linea può limitare i flussi di corrente dannosi che altrimenti risulterebbero da brevi transitori ad alta tensione, come quelli causati da scariche elettrostatiche (ESD).
2. Un resistore di basso valore in linea con l'ingresso di alimentazione di un chip farà cadere una tensione proporzionale alla corrente di alimentazione del chip. Se si conosce il valore del resistore, è possibile collegare un contatore, misurare la tensione e inferire la corrente, senza interrompere il funzionamento del circuito. Il circuito funzionerà allo stesso modo con o senza il contatore richiesto. Al contrario, se la scheda avesse un punto di connessione per un amperometro in serie con l'alimentazione, sarebbe necessario cortocircuitare tale connessione ogni volta che la madre non era presente.

Ho visto un FPGA Xilinx, programmato per pilotare un multiplexor di riga / colonna CMOS su un imager, cestinare il multiplexor perché i bordi digitali Xilinx sub-nanosecondi sono andati LONTANAMENTE a terra e LONTANO SOPRA il VDD. Ciò era osservabile con una sonda da 1pF a 900MHz di velocità (la sonda fet fet attiva TEK P6201, a lungo obsoleta). La tua normale sonda lenta da 13pF non ha mostrato alcun superamento. Sono stato indirizzato, da persone con anni di esperienza in queste aree, a posizionare una resistenza da 1Kohm in ciascuno dei fili da 6 "(circa 15 di questi fili) da Xilinx al multiplexor. Risultato? Un'immagine eccellente, con molti offset / è apparso un errore di guadagno. È stata aggiunta una correzione della piastra caldo-freddo e si è potuto vedere il calore del dito assorbire attraverso un foglio di carta. Che cosa stava succedendo? I diodi di protezione prevedevano di assorbire i colpi ESD di entrambe le polarità, si stavano accendendo durante quei sotto-nanosecondi sotto / overshoots. Così milioni di volte al secondo, la carica è stata iniettata nel substrato e nei pozzetti CMOS, sconvolgendo il comportamento digitale e forse i segnali analogici se quelli sono stati portati su grd / rail da un flusso imprevisto di cariche che necessitavano di un percorso verso casa. Ho assistito al debug di altri circuiti CMOS, in cui un solo portone logico era sconvolto durante un test ESD, perché non c'eracontatto locale di raccolta delle cariche nel pozzo / substrato.

Attento con resistori su linee vdd. Se non si presta attenzione al dimensionamento corretto del cappuccio, è possibile che si verifichi un'increspatura sull'alimentazione di alimentazione del dispositivo che può avere un effetto trascurabile sul funzionamento.

A volte un resistore o un altro carico viene aggiunto in parallelo a un ingresso digitale discreto per compensare la capacità distribuita in un lungo cavo di ingresso. Si consideri il caso in cui un interruttore di campo alla fine di una lunga corsa di cavo schermato abbia un conduttore caldo e uno di ritorno. l'altra estremità della coppia di cavi ha una linea da 120 vac e il lato di ritorno va all'ingresso di un PLC, DCS o altro dispositivo digitale. Sulla base di questi valori: - Tensione di alimentazione - Capacità del cavo - Impedenza del dispositivo di ingresso digitale - Tensione ON del dispositivo di ingresso digitale È possibile calcolare una distanza di sicurezza massima per il passaggio del cavo in modo che l'ingresso si spenga quando viene aperto l'interruttore.
L'impedenza del cavo e il dispositivo di ingresso formano un divisore di tensione che può far sì che la tensione in ingresso sia superiore alla soglia, anche con l'interruttore aperto.