Pourquoi mettre une résistance en série avec la ligne de signal?

Souvent, dans les circuits, je vois une résistance placée en série dans une ligne de signal et parfois même en série avec une ligne VDD d'un MCU. L'intention est-elle de lisser le bruit dans la ligne? En quoi est-ce différent d'utiliser un petit capuchon, comme un .1µF pour faire la même chose?

Deux raisons courantes sont l'intégrité du signal et la limitation de courant dans la conversion de niveau paresseux.

Pour l'intégrité du signal, toute différence d'impédance de la ligne de transmission formée par une trace de circuit imprimé et les composants connectés peut provoquer des réflexions des transitions de signal. Si ceux-ci sont autorisés à rebondir d'avant en arrière le long de la trace se reflétant sur les décalages à la fin pendant de nombreux cycles jusqu'à ce qu'ils s'éteignent, les signaux "sonnent" et peuvent être mal interprétés soit par niveau soit comme transitions de bord supplémentaires. Typiquement, une broche de sortie a une impédance inférieure à la trace et une broche d'entrée une impédance plus élevée. Si vous mettez une résistance série de valeur correspondant à l'impédance de la ligne de transmission sur la broche de sortie, cela formera instantanément un diviseur de tension et la tension du front d'onde descendant sur la ligne sera la moitié de la tension de sortie. À la réception, l'impédance plus élevée de l'entrée ressemble essentiellement à un circuit ouvert, ce qui produira une réflexion en phase doublant la tension instantanée à l'original. Mais si cette réflexion est autorisée à revenir à la sortie à faible impédance du pilote, elle se refléterait hors phase et interférerait de manière constructive, se soustrayant à nouveau et produisant une sonnerie. Au lieu de cela, il est absorbé par la résistance série au niveau du pilote qui est sélectionné pour correspondre à l'impédance de ligne. Une telle terminaison de source fonctionne plutôt bien dans les connexions point à point, mais pas si bien dans les connexions multipoints. Au lieu de cela, il est absorbé par la résistance série au niveau du pilote qui est sélectionné pour correspondre à l'impédance de ligne. Une telle terminaison de source fonctionne plutôt bien dans les connexions point à point, mais pas si bien dans les connexions multipoints. Au lieu de cela, il est absorbé par la résistance série au niveau du pilote qui est sélectionné pour correspondre à l'impédance de ligne. Une telle terminaison de source fonctionne plutôt bien dans les connexions point à point, mais pas si bien dans les connexions multipoints.

La limitation actuelle de la traduction de niveau paresseux est une autre raison courante. Les technologies de circuits intégrés CMOS de différentes générations ont des tensions de fonctionnement optimales différentes et peuvent avoir des limites de dommages fixées par la petite taille physique des transistors. De plus, ils ne peuvent tolérer nativement une entrée à une tension plus élevée que leur alimentation. Ainsi, la plupart des puces sont construites avec de minuscules diodes des entrées à l'alimentation pour se protéger contre les surtensions. Si vous pilotez une pièce 3,3 V à partir d'une pièce 5 V (ou plus probablement aujourd'hui, si vous conduisez une pièce 1,2 ou 1,8 V à partir d'une source 3,3 V), il est tentant de simplement compter sur ces diodes pour fixer la tension du signal à une plage sûre. Cependant, ils ne peuvent souvent pas gérer tout le courant qui peut potentiellement provenir de la sortie de tension plus élevée, donc une résistance série est utilisée pour limiter le courant à travers la diode.

Oui, l'intégrité du signal est la raison. L'utilisation d'un capuchon ralentira beaucoup le bord et ne sera pas aussi propre. Le livre standard sur le sujet est High Speed ​​Digital Design: A Handbook of Black Magic . En règle générale, 22,1 ohms est généralement utilisé comme point de départ. Vous pouvez utiliser un outil de simulation d'intégrité du signal tel que HyperLynx de Mentor Graphics pour obtenir une meilleure analyse avant la construction de la carte.

Sur la ligne VDD, ce n'est pas la raison. Certaines personnes peuvent y installer une résistance de milliohm pour mesurer la puissance, puis la remplacer par une résistance de 0 ohm pour la production. D'autres, en particulier analogiques, peuvent y mettre un filtre RC pour se débarrasser du bruit.

Sur quel type de produit? Du côté des consommateurs, c'est probablement pour l'intégrité du signal (voir la réponse de Brian).

Sur un outil de développement, il peut s'agir d'une limitation de courant. Je laisse souvent tomber des résistances de 470 ohms sur les lignes de signal pour mes projets de lignes de données qui se connectent à des modules externes. Le courant consommé par une entrée numérique n'est pas suffisant pour provoquer une chute de tension majeure à travers cette résistance. La limitation actuelle signifie que rien (généralement) ne part en fumée si je fais une erreur de connexion, ou si quelque chose court-circuite une connexion sur une carte exposée. C'est différent d'un capuchon, car un capuchon tirera beaucoup de courant sur un bord numérique (pendant une période courte mais parfois non négligeable), ayant l'effet inverse d'une résistance.

Je ne sais pas si c'est de cela que vous parlez, mais une petite résistance (<100 ohms) peut être placée à la sortie d'un ampli-op qui entraîne une longue ligne, de sorte que la charge capacitive ne cause pas l'amplificateur à osciller.

Il peut également être utilisé pour garantir que deux amplificateurs ont exactement la même impédance de sortie, pour créer une ligne équilibrée qui rejette les interférences.

Deux autres réponses:

1. L'ajout d'une résistance à une ligne peut limiter les flux de courant dommageables qui résulteraient autrement de courts transitoires à haute tension, tels que ceux causés par une décharge électrostatique (ESD).
2. Une résistance de faible valeur en ligne avec l'entrée d'alimentation d'une puce fera chuter une tension qui est proportionnelle au courant d'alimentation de la puce. Si l'on connaît la valeur de la résistance, on peut connecter un compteur, mesurer la tension et déduire le courant, sans perturber le fonctionnement du circuit. Le circuit fonctionnera de la même manière avec ou sans le compteur requis. En revanche, si la carte avait un point de connexion pour un ampèremètre en série avec l'alimentation, il serait nécessaire de court-circuiter cette connexion chaque fois que la matière n'était pas présente.

J'ai vu un FPGA Xilinx, programmé pour piloter un multiplexeur de lignes / colonnes analogiques CMOS sur un imageur, jette le multiplexeur parce que les bords numériques Xilinx sub-nanosecondes sont LOIN SOUS LE SOL, et LOAR ABOVE THE VDD. Ceci était observable avec une sonde 1pF de vitesse 900MHz (la sonde active fet TEK P6201, obsolète depuis longtemps). Votre sonde lente normale de 13pF n'a montré aucun dépassement. Des personnes ayant des années d'expérience dans ces domaines m'ont demandé de placer une résistance de 1Kohm dans chacun des fils de 6 "(environ 15 de ces fils) de Xilinx au multiplexeur. Résultat? Une image fine, avec beaucoup de décalage / une erreur de gain est apparue. Une correction de plaque chaude-froide a été ajoutée et vous pouvez voir la chaleur de votre doigt tremper à travers une feuille de papier. Que se passait-il? Les diodes de protection, censées absorber les coups ESD de l'une ou l'autre polarité, allumaient pendant ces sous / dépassements sub-nanosecondes. Ainsi, des millions de fois par seconde, une charge a été injectée dans le substrat et les puits CMOS, bouleversant le comportement numérique et peut-être les signaux analogiques si ceux-ci étaient acheminés vers le réseau / rail par un flux inattendu de charges nécessitant un chemin de retour. J'ai aidé au débogage d'autres circuits CMOS, où une seule porte logique a été bouleversée lors d'un test ESD, car il n'y avait pascontact local de collecte de charge dans le puits / substrat.

Attention aux résistances sur les lignes vdd. Si vous ne faites pas attention au dimensionnement correct du capuchon, vous pouvez vous retrouver avec une ondulation sur l'alimentation de l'appareil qui peut avoir un effet nuisible sur son fonctionnement.

Parfois, une résistance ou une autre charge est ajoutée en parallèle à une entrée numérique discrète pour compenser la capacité distribuée dans un long câble d'entrée. Prenons le cas où un interrupteur de champ à l'extrémité d'un long câble blindé a un conducteur chaud et un conducteur de retour. l'autre extrémité de la paire de câbles a une ligne de 120 Vca et le côté retour va à l'entrée d'un API, DCS ou autre appareil numérique. Sur la base de ces valeurs: - Tension d'alimentation - Capacité du câble - Impédance du périphérique d'entrée numérique - Tension ON du périphérique d'entrée numérique Vous pouvez calculer une distance de sécurité maximale pour le parcours du câble afin que l'entrée s'éteigne lorsque le commutateur est ouvert.
L'impédance du câble et du dispositif d'entrée forment un diviseur de tension qui peut faire en sorte que la tension à l'entrée soit supérieure au seuil, même avec l'interrupteur ouvert.