HCMOS 端接

通常，接收器的 HCMOS 兼容輸入顯示高輸入電阻與小引腳輸入電容并聯(lián)。接收器側(cè)不接受終端電阻，因?yàn)?HCMOS 接收器輸入需要軌到軌擺幅才能正確檢測(cè)“H”和“L”電平。在傳輸線的接收器端添加一個(gè) termination resistor 會(huì)減小 clock 信號(hào)擺幅，并且接收器的 input 信號(hào)可能不再滿足所需的閾值電平。然而，接收器側(cè)傳輸線的準(zhǔn)開(kāi)路端將導(dǎo)致信號(hào)反射，這些反射會(huì)傳回發(fā)射器，即振蕩器的緩沖器輸出級(jí)。這就是為什么建議在發(fā)射器側(cè)（即振蕩器的輸出）進(jìn)行阻抗匹配，以避免已經(jīng)在接收器側(cè)反射的脈沖進(jìn)一步反射。通過(guò)這種端接方法，波形不會(huì)退化，并且將滿足 HCMOS 接收器所需的標(biāo)準(zhǔn)波形。CMOS (HCMOS和LVCMOS)是適合低頻時(shí)鐘晶振 (通常低于250MHz)的方波數(shù)字輸出，可實(shí)現(xiàn)在時(shí)鐘輸出和芯片輸入之間直接連接。 在大多數(shù)情況下，可以使用低值串聯(lián)電阻器來(lái)有效減少信號(hào)反饋并保持可靠的信號(hào)完整性。

時(shí)鐘脈沖及其頻譜內(nèi)容

首先，重要的是要了解阻抗匹配的需求不取決于 clock frequency 本身，而是取決于沿 PCB 走線移動(dòng)的信號(hào)邊沿的上升和下降時(shí)間。事實(shí)上，非?？斓?rising 和 falling edges 將導(dǎo)致 oscillators clock frequency 倍數(shù)的高頻 spectral content 。這種高頻頻譜內(nèi)容是由高次諧波引起的，這些諧波包含在 clock output 信號(hào)的幾乎矩形波形中。

如果信號(hào)走線的長(zhǎng)度接近 clock 信號(hào)的光譜內(nèi)容內(nèi)最高頻率的波長(zhǎng) λ，就會(huì)發(fā)生所謂的脈沖反射。由于高頻頻譜內(nèi)容取決于 clock 信號(hào)的上升和下降時(shí)間，因此可以根據(jù)振蕩器 clock output的指定上升和下降時(shí)間來(lái)估計(jì) PCB 走線的臨界長(zhǎng)度。CMOS (HCMOS和LVCMOS)通常為普通有源晶振輸出邏輯，包括壓控晶振（VCXO)及壓控溫補(bǔ)晶振 (VC-TCXO)等。

臨界波長(zhǎng) λ

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們可以說(shuō) signal trace 的臨界長(zhǎng)度應(yīng)該比占 clock 信號(hào)上升沿或下降沿持續(xù)時(shí)間的諧波分量的波長(zhǎng) λ 短 6 倍。要計(jì)算波長(zhǎng) λ，我們必須考慮信號(hào)邊沿在傳輸線上的傳播速度。

沿傳輸線的傳播速度由 PCB 基材決定。對(duì)于 εε=4 的 FR4 PCB 材料，傳播速度 VSig 可以估算如下：

對(duì) PCB 設(shè)計(jì)的影響

假設(shè)信號(hào)軌跡的長(zhǎng)度短于在該軌跡上傳播的快速脈沖波長(zhǎng)的1/6，那么如果上升和下降時(shí)間在電壓擺動(dòng)的10%~90%給出，我們可以估計(jì)軌跡的關(guān)鍵長(zhǎng)度與時(shí)鐘信號(hào)的上升和下降時(shí)間的關(guān)系。如果上升和下降時(shí)間規(guī)定為電壓擺幅的 20% 和 80%，則基于 1/4 波長(zhǎng)的計(jì)算是可以接受的。

 源阻抗終端

由于不允許在接收器端接，因此建議在石英晶體振蕩器輸出和傳輸線之間進(jìn)行阻抗匹配，以避免反射在 PCB 走線的兩個(gè)方向上傳播。假設(shè)振蕩器的輸出具有源阻抗 RI，并且傳輸線具有高于 RI 的特性阻抗 Z，則應(yīng)增加一個(gè)串聯(lián)電阻 RS。為了實(shí)現(xiàn)最佳阻抗匹配，RI 和 RS 之和應(yīng)等于特性阻抗 Z。RS 的最佳值可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，尤其是在 PCB 走線的阻抗 Z 未知的情況下。 

如果使用具有 HCMOS 輸出的32.768K振蕩器，則應(yīng)將串聯(lián)電阻 RS 放置在非常靠近振蕩器輸出的位置。源阻抗 RI 和串聯(lián)電阻 RS 之和應(yīng)等于傳輸線的阻抗 Z。

這種推薦配置的目的是避免在傳輸線的接收器端反射的脈沖進(jìn)一步反射。通常，不建議在接收器側(cè)使用 termination resistor，因?yàn)樗鼈儠?huì)降低 clock 信號(hào)的電壓擺幅，并且可能無(wú)法再達(dá)到接收器側(cè)所需的閾值電平。