PCB设计---深入浅出的反弹图

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PCB设计---深入浅出的反弹图

宣布时间：2022-11-17 16:59

作者：银娱geg优越会科技高速先天生员孙小兵

众所周知，信号的反射与互连线的阻抗亲近相关，可以说互连线中阻抗突变是爆发信号反射的最直接缘故原由。但事实为什么会爆发反射，反射对信号的影响是什么样的，信号反射的历程又是怎样呢？恰恰最近也在学习一些信号完整性方面的理论基础知识，也是深受这部分的理论所疑心。下面就和小编一起深入相识一下在传输链路中反射的爆发历程和对信号波形的影响吧。

建设了一个浅易的信号传输链路模子如下图。信号源驱动内阻Rs为10Ω，输出信号幅度为1V。中心传输线阻抗Rt为50Ω，传输延时TD为1ns。吸收端负载阻抗无限大，相当于远端开路。

在该链路模子中，节点1位置是从10Ω输出内阻到50Ω传输线，而关于从远端到源端的偏向来看，节点1位置是从50Ω传输线到10Ω输出内阻，该节点反射系数ρ1=(10-50)/(50+10)=-0.667。在节点2位置，由于远端开路，在远端反射系数ρ2=(∞-50)/( ∞+50)≈1，信号在该位置将爆发全反射�；诟么淠Ｗ油频嫉姆瓷渎呒既缦滤�。

1.首先，假定信号边沿最先处为时间0ns位置，此时凭证串阻分压，信号源输出的1V电压，经由输出电阻和传输线电阻分压后在节点1位置信号电压V10=1V*50/(10+50)=0.83V。而节点2位置还没有信号，故该时刻电压V20=0V。

2.经由1ns的传输后，信号抵达节点2并爆发反射，反射电压为0.83V*1=0.83V。现在节点2位置的电压V21=0V+0.83V+0.83V*1=1.66V。

3.远端的反射信号经由传输线1ns后又会回到源端，并在源端也爆发反射，现在源端的电压V12=0.83V+0.83V+0.83V*(-0.667)=1.106V。由于还没有反射信号回到远端，远端电压V22=1.66V。

4.在源端位置爆发的反射信号经由传输线1ns后又重新回到远端，并在远端爆发反射，现在远端的电压V23=1.66V+(-0.554V)+(-0.554V*1) =0.552V。

以此类推……

在上述情形下，内阻小于传输线阻抗，在源端位置泛起负反射，这将引起通常所说的过冲和振铃征象。如下图所示，蓝色曲线是源端电压波形，红色曲线是远端吸收到的电压波形。在此示例中，信号上升边远于传输线时延，而信号周期较大于传输时延。这样能够思量到所有的多次往返反射和阻抗突变的情形。

由反弹图和以上的红蓝波形图可以看出，反射信号电压的绝对值在逐渐减小，震荡幅度在逐渐削弱，最后的电压最终迫近于信号源电压1V。这是由于该电路是开路的，信号源电压最终所有加在开路的最后。

这时有人可能又会疑惑了，既然信号源输出电压幅度为1V，那为什么会在最后吸收到大于信号源的电压值1.66V呢？横跨的电压是怎么爆发的呢？这是由传输线上的漫衍电容(C)和漫衍电感(L)谐振所爆发。

以上展示了信号单边沿后的反射全历程。当一连的码元输出后，将会在每一个上升沿和下降沿后的电平坚持时代泛起振铃征象。高电平最高位置将抵达1.66V，低电平最低位置将抵达-0.66V。过冲将会导致吸收端误触发造成误码，还可能突破电平吸收容限，严重的可能损害芯片。

当信号速率升高抵达一定水平或走线长度改变时，振铃全历程就不可够有富足的时间在信号平整区间完整的体现出来，后面的震荡将可能会淹没在信号上升沿或者下降沿时代，因而只体现出显着的过冲征象，如下图所示。

前面的链路中信号爆发反射主要是由于源端内阻和传输线阻抗不匹配造成的，反射信号在源端和远端往返传输并多次反射形成了一个振铃效应。

想要改善反射对信号的影响，端接在这里就派上用场了。各人可能都知道端接可以有用的抑制或消除反射。这里就实验做一个端接处置惩罚，在源端位置串联一个40Ω的电阻，链路模子如下：

上图是做了端接处置惩罚后远端吸收到的信号波形。可以看到反射被消除了，吸收端的信号幅度为信号源输出信号电压1V,且信号波形较量完整。

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