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一文了解高速設計中的信號反射

PE5Z_PCBTech ? 來源:網絡整理 ? 作者:工程師陳翠 ? 2018-07-24 10:51 ? 次閱讀

高速PCB板中,走線不僅僅是連接兩個點。作為一名合格的工程師,走線就是包括電阻電容,電感的混合知識載體。信號線在傳輸過程中會有反射現象,這個必須要了解一下,負載端反射的大小取決傳輸線的Z和負載的Z。

系統模型如下圖:

一文了解高速設計中的信號反射

信號被反射的大小用反射系數KR來衡量,負載端的反射系數為:KRL=(ZL—Z0)/(ZL+Z0),對于開路負載,KRL=1;對于短路負載,KRL=-1可見,對于開路和短路負載,信號被100%反射回來了。KRL為負值表明被反射的信號與原信號方向相反。同樣,信號在源端反射的大小用源端的反射系數表示:KRS=(ZS—Z0)/(ZS+Z0)。

驅動器的標準輸出電平為0.2V,電流 24mA,則其輸出阻抗ZS約為8.3Ω。設負載的輸入阻抗ZL大于100KΩ,遠大于Z0(約為67Ω),則負載端反射系數為:KRL=1,信號在負載端被100%反射。源端反射系數為KRS=-0.78。

下面來具體分析驅動器產生一個從3.5V切換至0.2V信號的反射過程。

第1次反射:驅動器電壓為3.3V,根據ZS與Z0組成的分壓原理,Z0上產生的信號△V=-2.94V,源端信號電壓為VS=O.56V。負載端反射系數為1。當信號到達負載端時,VL=3.5-2.94-2.94=-2.38V。

第2次反射:開始源端信號為0.56V,當-2.94V信號到達源端發生第二次反射,反射電壓為:VR=KPS*△V=-0.78*(-2.94)=2.29V。所以源端電壓變為VS=0.56+(-2.94)+2.29=-0.09V。

第3次反射:當第2次反射信號到達負載端時,負載端電壓變為:

VL=-2.38+2.29+2.29=2.2.V

在這種阻抗不匹配的傳輸線上,信號就是這樣來回反射,每反射一次其幅值就減小一些,直至最后消失。此過程如圖2所示,左側和右側的豎線分別代表源端和負載端的電壓,斜線則標明了傳送信號和反射信號電壓的大小。也可以用圖3來表示信號的具體反射過程,圖3(a)表示源端信號,圖3(b)表示負載端信號??梢钥吹皆诮涍^5個周期以后傳輸到負載端的信號才下降至輸入門檻值以下,傳輸延時一般介于6——16ns/m之間,若傳輸延時tPD=10ns/m,,則通過一根0.15m的傳輸線的延時約為1.5ns,那么該信號在傳送出去大約13.5ns之后才可以認為是有效的。

一文了解高速設計中的信號反射

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原文標題:信號反射怎么搞?高速設計中要這樣來

文章出處:【微信號:PCBTech,微信公眾號:EDA設計智匯館】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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