pk components GmbH
Wilhelm-Maisel-Straße 26
90530 Wendelstein

Telefon: +49 9129 40 58 - 0
E-Mail: info@pk-components.de

/Ressourcen/Themen/Grundlagen der Signalintegrität bei Datensignalen - Impedanzanpassung

Grundlagen der Signalintegrität bei Datensignalen

Die Impedanzanpassung

Eine Spannungsquelle, in unserer Betrachtung der Transmitter, hat eine Quellimpedanz RS. Der Übertragungskanal mit dem Empfänger hat ebenso eine Impedanz Z, die aus einem Wirkwiderstand R und einem Blindwiderstand X besteht. Der Blindwiderstand setzt sich aus unterschiedlichen induktiven XL und kapazitiven Elementen XC zusammen. Über die Frequenz f ergibt sich auch eine Übertragungsfunktion Vout/Vin = f (Z,f).

Quell- und Lastwiderstand

Ausgangsleistung in Abhängigkeit zum Verhältnis RS/RL

Die Impedanz

Für eine optimale Übertragung und eine maximale Ausgangsspannung Vout muss idealerweise die maximale Leistung übertragen werden. Dies ist der Fall, wenn RS = RL (Quellimpedanz gleich Lastimpedanz) ist. Daher ist es entscheidend, dass die Lastimpedanz an die Quellimpedanz angepasst wird. Die Quellimpedanzen variieren je nach System und haben einen bestimmten nominalen Wert. Beispielsweise beträgt dieser Wert bei Koaxialsystemen 50 Ω, bei symmetrischen Systemen 100 Ω oder bei PCI-Express-Systemen 85 Ω. In diesem Zusammenhang spricht man auch von der Systemimpedanz. Wenn die Leitung nicht angepasst ist, wird nicht die maximale Leistung übertragen, was zu erheblichen Einbußen in der Signalqualität führen kann.

Betrachtungen im Frequenzbereich

Der gesamte Übertragungskanal muss hinsichtlich der Bandbreite für das Signal geeignet sein. Mit der oben gezeigten Degradierung der Anstiegszeit drückt sich das im Zeitbereich aus. Letztendlich äußern sich alle Komponenten, die das Signal im Zeitbereich verschlechtern, in einer Beeinträchtigung der Bandbreite im Frequenzbereich aus.

Betrachtungen im Zeitbereich, Ringing/Ringback

Wenn das Signal über einen angepassten Übertragungskanal läuft, zeigt sich dies mit nahezu idealen Flanken. Steile Flanken bedeuten eine große Bandbreite, und sehr hohe Frequenzen werden ohne große Dämpfungsverluste übertragen. Ist der Übertragungskanal jedoch nicht ausreichend angepasst, treten die zuvor diskutierten Verluste auf, die sich in Über- und Unterschwingern im Signal bemerkbar machen. Bezogen auf den Frequenzbereich bedeutet dies eine beschränkte Bandbreite. In solchen Fällen kann der Empfänger das Signal möglicherweise nicht mehr ausreichend sauber detektieren.

Teilen auf: