對(duì)于數(shù)字信號(hào)的方波而言,含有豐富的高頻諧波分量,邊沿越陡峭,高頻成分越多。而pcb上的走線對(duì)于高頻信號(hào)而言相當(dāng)于傳輸線,信號(hào)在傳輸線中傳播時(shí),如果遇到特性阻抗不連續(xù),就會(huì)發(fā)生反射。反射可能發(fā)生在傳輸線的末端,拐角,過孔,元件引腳,線寬變化,T型引線等處。總之,無論什么原因引起了傳輸線的阻抗發(fā)生突變,就會(huì)有部分信號(hào)沿傳輸線反射回源端。
反射形成機(jī)理很復(fù)雜,這包含了很多電磁領(lǐng)域的復(fù)雜的知識(shí),本文不準(zhǔn)備深入討論,如果你真的很想知道,可以給我留言,我專門講解。
工程中重要的是反射量的大小。表征這一現(xiàn)象的最好的量化方法就是使用反射系數(shù)。反射系數(shù)是指反射信號(hào)與入射信號(hào)幅值之比,其大小為:(Z2-Z1)/ (Z2+Z1)。Z1是第一個(gè)區(qū)域的特性阻抗,Z2是第二個(gè)區(qū)域的特性阻抗。當(dāng)信號(hào)從第一個(gè)區(qū)域傳輸?shù)降诙€(gè)區(qū)域時(shí),交界處發(fā)生阻抗突變,因而形成反射。舉個(gè)例子看看反射能有多大,假設(shè)Z1=50歐姆,Z2=75歐姆,根據(jù)公式得到反射系數(shù)為:(75-50)/(75+50)=20%。如果入射信號(hào)幅度是3.3v,反射電壓達(dá)到了3.3*20%=0.66v。對(duì)于數(shù)字信號(hào)而言,這是一個(gè)很大的值。你必須非常注意他的影響。
實(shí)際電路板上的反射可能非常復(fù)雜,反射回來的信號(hào)還會(huì)再次反射回去,方向與發(fā)射信號(hào)相同,到達(dá)阻抗突變處又再次反射回源端,從而形成多次反射,一般的資料上都用反彈圖來表示。多次的反彈是導(dǎo)致信號(hào)振鈴的根本原因,相當(dāng)于在信號(hào)上疊加了一個(gè)噪聲。為了電路板能正確工作,你必須想辦法控制這個(gè)噪聲的大小,噪聲預(yù)算是設(shè)計(jì)高性能電路板的一個(gè)非常重要的步驟。
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原文標(biāo)題:信號(hào)回路設(shè)計(jì)——反射現(xiàn)象
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