小电阻在ePort模块中的大作用

在高速电路设计中，串阻对信号完整性起到了至关重要的作用。本文借ePort模块的应用电路，对串阻的作用以及应用原理做简要分析。

 

 ePort应用电路中的串阻在使用ePort模块进行电路设计时，RMII/RGMII的TX组、RX组信号线和参考时钟线均需要串联匹配电阻（其中RX组信号线的串联电阻已集成到ePort模块中，设计时无需考虑），以实现网络的正常通讯。图1中的电阻R5~R8为使用ePort-M百兆模块时需串联的匹配电阻，图2中的电阻R5~R10为使用ePort-G/ePort-G(1.8V)千兆模块时需串联的匹配电阻。

图1 ePort-M典型应用电路

图2 ePort-G/ePort-G(1.8V)典型应用电路

 

 串阻的作用与使用方式

在一般电路中，信号输出端的阻抗小（一般为17~40Ω），PCB走线单端阻抗通常控制为50Ω，接收端的阻抗较大（近似开路），而信号在经过阻抗不连续的地方时会产生反射。反射信号在低频电路中影响不大，但其对高频电路的影响则不容忽视。

比如在以太网通讯电路中，由于信号频率较高，反射信号将与源端信号叠加，造成信号的过冲和振铃，从而可能导致接收端的识别错误，影响到正常通讯。图3为使用ePort-M模块RMII_TXD0信号直连MAC端输出信号时的波形，其中过冲30.6%，下冲26.1%。

图3 RMII_TXD0未串电阻

对此，通常做法是在信号输出端位置串联一个小电阻，使得信号源端与传输线的阻抗匹配，并由串阻吸收接收端的反射信号。且PCB布局时串阻应靠近信号输出端放置，不能放在信号接收端，否则串阻将起不到阻抗匹配的作用。如使用ePort模块时的PCB串阻布局推荐如图4所示。

图4 PCB串阻布局推荐

选用的串阻阻值应小于100Ω，通常为22Ω、33Ω。图5即为使用ePort-M模块RMII_TXD0信号与MAC端输出信号间串22Ω电阻时的波形，过冲12.5%，下冲11.3%，相比未串电阻时的波形有明显改善。

图5 RMII_TXD0串22Ω电阻

由于传输线与地平面之间存在寄生电容，会与匹配电阻构成RC滤波器，如果选用的电阻阻值过大时将造成信号失真的问题。图6为使用ePort-M模块RMII_TXD0信号与MAC端输出信号间串150Ω电阻时的波形，有较明显的失真。因此在使用ePort模块设计电路时，应严格按照应用电路的接法，将RMII/RGMII信号中TX组的串阻接上，串阻阻值选用22Ω。

图6 RMII_TXD0串150Ω电阻