對于數字信號的方波而言,含有豐富的高頻諧波分量,邊沿越陡峭,高頻成分越多。而pcb上的走線對于高頻信號而言相當于傳輸線,信號在傳輸線中傳播時,如果遇到特性阻抗不連續,就會發生反射。反射可能發生在傳輸線的末端,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生突變,就會有部分信號沿傳輸線反射回源端。
反射形成機理很復雜,這包含了很多電磁領域的復雜的知識,本文不準備深入討論,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。表征這一現象的最好的量化方法就是使用反射系數。反射系數是指反射信號與入射信號幅值之比,其大小為:(Z2-Z1)/ (Z2+Z1)。Z1是第一個區域的特性阻抗,Z2是第二個區域的特性阻抗。當信號從第一個區域傳輸到第二個區域時,交界處發生阻抗突變,因而形成反射。舉個例子看看反射能有多大,假設Z1=50歐姆,Z2=75歐姆,根據公式得到反射系數為:(75-50)/(75+50)=20%。如果入射信號幅度是3.3v,反射電壓達到了3.3*20%=0.66v。對于數字信號而言,這是一個很大的值。你必須非常注意他的影響。
實際電路板上的反射可能非常復雜,反射回來的信號還會再次反射回去,方向與發射信號相同,到達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。多次的反彈是導致信號振鈴的根本原因,相當于在信號上疊加了一個噪聲。為了電路板能正確工作,你必須想辦法控制這個噪聲的大小,噪聲預算是設計高性能電路板的一個非常重要的步驟。
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原文標題:信號回路設計——反射現象
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