阻抗匹配电阻原理及其应用

一、匹配电阻的作用

1、阻抗匹配

当信号频率比较高，上升沿比较陡时，电子信号经过阻抗不同的地方时也会产设反射。
PCB的单线阻抗一般会设计成50Ω，发射端阻抗一般是17到40，而接收端一般是MOS管的输入，阻抗是比较大的，所以信号在接受端会产生反射，反射的信号又与源信号叠加，这样就会在接收端反复反射，直到趋于稳定。
串接匹配电阻后，可以改善阻抗匹配情况，减少反射，避免振荡。

2、吸收反射信号

	信号反射，在实际电路中波形会表现为，实际在电路中的表现就是信号会出现过冲，下冲或者振铃。过冲和振铃很容易产生EMC问题或者在接收端产生误码。

串联电阻可以与信号线的分布电容以及负载的输入电容形成RC低通滤波器，降低信号边沿的陡峭程度。

3、吸收干扰脉冲

如果两个芯片间的信号线比较长，或者走线的时候和一些时钟信号等快速跳变的信号靠的比较近的时候，这个信号线很容易受到干扰或者信号线上会耦合到一些毛刺或窄脉冲。如果接收端是边沿触发有效，那么信号收到干扰后，必定会有误操作或者脉冲计数变多。
因为这种干扰或者耦合到的一些毛刺，它的电压幅值可能跟正常信号查不到，但是它的整个能量是非常小的，经过一个电阻后，基本就可以把它吸收了。

4、信号衰减

在某些情况下，信号源的输出过强，超过了接收端的处理能量。为了避免接收端过载或者损坏，可以在信号线上串接适当的电阻来衰减信号强度，使其在传输过程中保持在可接受的范围内。

二、匹配电阻的应用

1、SPI信号线

SPI信号图
SPI信号上串联电阻，一般是几十欧姆左右，一般有如下几个作用：
1）阻抗匹配。因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射。
2）SPI的速率较高，串联一个电阻，与线上电容和负载电容构成RC电路，减少信号陡峭，避免过冲，过冲有时候会损坏芯片GPIO，当然对EMI也有好处，尤其是高速电路。
3）调试方便，现在的芯片很多是BGA、QFN封装，串联一个电阻，调试时用示波器抓取波形方便。