什么以及为什么终止?


Answers:


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可能是,更机械的解释有助于理解:

想象一下,您有一条长绳,一端固定在墙上,另一端被您握住。向上短按一下,可以创建沿绳索传播的波浪:

http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physing1/node52.html

(摘自http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/physing1/node52.html

现在,为什么会这样呢?想象一下,绳子由许多小块组成,每个小块都向另一根施加力,因此邻居受到了自身的作用。让我们专注于垂直力,说这个力线性地取决于零件之间的垂直距离。这是一个图表,显示了来自邻居的力以及这些力的总和(即加速度的方向和强度)。波浪应该从左移到右:

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如您所见,第15号零件受到向上的力,因此向上加速。件号 14号受到相同的向下力,再加上13号零件产生更大的向上力,依此类推。

最终,后缘(5、6、7)上的碎片向下移动,但向上加速直至静止。

墙上会发生什么?

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部件13不能移动,并且由于与12号粒子的垂直距离较大,因此12号粒子不会遇到很大的向下力。它被向下打,最后,您得到一个水平翻转的波,它向后传播。

如果绳索根本没有固定怎么办?

图像中的绳索在第12段和第13段之间被切割。对于最后一个数字,这意味着没有12条仅遇到向上的力。最后,它会像鞭子的尖端一样上升到比波浪的最大值还高的位置,并产生一个新的,翻转的波浪,向后向绳索传播。

如果您的好友担任第二个结局怎么办?

好吧,通常,波浪只是被您的好友吸收了,就像绳索在他身后继续延伸一样。这是因为他的末端不像墙那样固定,而且也不像什么都没有那样松散。

请注意,波速取决于其重量以及张力。这是因为张力是此处所述力的来源。

它与电子学有什么关系?

最后,信号传播类似于绳索在绳索上的传播。如果将信号线的一端短接至GND,则将其保持在固定电势(如墙壁)上,并且信号的边缘将以不同的幅度符号反射。如果末端未连接任何东西,则信号沿将以相同的幅度符号反射。您可以通过伙伴等电阻通过将信号连接到GND来防止反射。显然,电阻太高就像是一条开路信号线,电阻太低就像是对GND的短路,因此您需要将电阻器与吸收信号的确切值匹配。

最后,出去尝试用绳子玩这些东西。可能是,您可以要求您的好友照例将绳索更紧或更松,但是自然地,人们倾向于将绳索的阻抗匹配得非常好。


编辑:

昨天搜索了它,但没有找到它。以下是直接连接到脉冲发生器的示波器的示波器图片以及从https://hohlerde.org/rauch/elektronik/kleines/kabelradar/index.de.html偷来的长电缆:

电缆末端短路,会产生反射翻转:

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对于开放式电缆,您会得到直立的反射:

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使用正确的端接,不会产生反射。但是,端接有点太牢固,因为您仍然会看到向下倾斜。

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顺便说一下,反射大约在20ns之后到达,因此每个方向10ns。以75%的光速转换时,电缆长度约为2.2m。


编辑2:

我编写模拟游戏很有趣。如上所述,绳索被分成几段,并且从每根绳子到其直接邻居的垂直距离确定每根绳子上的垂直力。这里是:

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非常感谢。我喜欢所有答案,但只有阅读您的解释后,我才能很好地理解它们。
2015年

感谢您的范围图片。您是否知道从所有基础知识入手,以了解数字通信。问候
颂歌

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最终,这是帮助我理解端接和反射的内容:假设您有一头非常长的同轴电缆,并且远端短接在一起。如果让电流流过,电压将是多少?

因为电缆在远端短路,所以您希望电压保持在0附近。但是,远端还有很长的路要走-如果电压立即为0伏,我们的通信速度将比光速!取而代之的是,信号必须沿着电缆向下传播到短路线,然后再回到近端,直到我们看到短路线。这就是反思。

在反射到达之前的时间内信号是什么样的?好吧,电缆具有非零电阻和非零电容-就电气而言,它就像一长串串联的电感器和并联电容器-并会在信号传播时使它从电流源中充电。从电气上看,这就像一个电阻-称为特性阻抗。一根无限长的50欧姆同轴电缆看起来就像50欧姆电阻。在信号沿电缆传播期间,较短的电阻看起来像50欧姆电阻。

然后,在我们的假想场景中,将电流施加到末端很短的长电缆上,电压波形将看起来像一个短峰值(电压等于电流* attribute_impedance),然后返回(接近)0伏。如果电缆的另一端开路,它将看起来像是一个短峰值,然后是更高的电压(由电流源的最大电压决定)。

假设我们不希望有任何反思。如果我们用与电缆的特性阻抗相同值的电阻器端接同轴电缆,我们就可以进行排序了!信号传播时,同轴电缆看起来像一个50欧姆的电阻,传播完成后,它看起来仍然像一个50欧姆的电阻-因为我们在远端连接了一个电阻。这是终止。


传输线(某些情况下是理想的)通常由串联电感和并联电容中的后者表示。在有损线路(实际线路)中,梯子中还存在串联电阻和并联电导。因为它是串联电感,所以在低频下,很长的电缆看起来不像50Ohm的电阻,它看起来像电缆的串联电阻一样。在高频下,它看起来像50欧姆。
汤姆·卡彭特

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@TomCarpenter关于电感的要点,我已经解决了。我相信我的帖子解决了频率问题-我说过,仅当信号传播时,它看起来才像50欧姆电阻。
尼克·约翰逊

我发现此视频内容丰富。
user253751 2015年

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使用传输线和(相对)高频信号时,需要端接。沿着传输线传输的信号实际上是作为电磁波传播的,由于阻抗的变化,传输线中的任何不连续性都可以反映该波。这种确切的作用是导致光从水池或玻璃反射的原因。端接是指在传输线的末端添加一个电阻器,以吸收沿传输线传输的信号并防止反射。终端电阻必须与线路阻抗匹配,以免产生不连续性和反射。

这在高速数字系统中非常重要,因为这些反射会导致符号间干扰,从而导致误码。顺带提及,英特尔在提高CPU速度时遇到了这个问题。他们被迫雇用大量的RF工程师来重新设计其主板,以使其在高速下正确运行。

对于大多数RF应用,传输线通常以接地电阻端接。但是,在数字应用中,有时以几种不同的方式终止线路是有益的。对于某些总线,使用1/2 Vcc的端接电压,以便上拉和下拉所需的驱动强度将对称,从而获得更好的性能。这对于包括DDR2和DDR3的高速内存总线很常见。对于差分线,一种常见的端接方式是一个电阻器,将两个导体直接连接,而不是将单个电阻器接地。


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沿着电线传播的交流信号会在其末端反射。该反射信号与“真实”信号混合并引起干扰。端接通常意味着要在其末端放置一个电阻。这使线的端部表现得像导线的无限长(没有端部,因此没有反射)。

电阻的值取决于线路阻抗。这就是为什么必须为特定类型的线路或总线使用特定的终端电阻值。

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