反射的影响形成机理及设计对策

按照传输线理论，如何源端与负载端具有相同的阻抗，反射就不会发生，如果二者阻抗不匹 配就会引起反射。反射形成原因：信号沿传输线传播时，其路径上的每一步都有相应的瞬态阻抗，无论是什么 原因导致了瞬态阻抗发生变化，信号将产生反射现象，瞬态阻抗变化越大，反射越大。信号到达瞬态阻抗不同的两个局域的交接面时，在导体中只存在一个电压和一个电流回路, 交界面的电压和电流一定连续。欧姆定律知，当交界面的阻抗不同时，上句中的关系不可能同时成立，这 就说明在交界面上必然有反射回发送端的电压，以平衡交界面两端部匹配的电压和电流。1布线的几何形状；2. 不正确的线端连接；3. 经过连接器；4. 电源平面部连续。反射对信号的影响1. 反射的结果对模拟正弦信号形成驻波。2对数字信号表现为上升沿、下降沿的振铃、过冲和欠冲。过冲和欠冲来源于走线过长或者信号切换速度太快两方面的原因。正确的终端、PCB设计、 IC封装都可以一直过冲和欠冲。虽然大多数元件的接收端都有输入保护二极管，但有时这些过冲电平会远远 超出元件电源电压范围，不但可以形成强烈的电池干扰，也会对后级输入电路的保护二极管造成损坏甚至失效。 解决办法：通过给传输线端接匹配电阻来实现。终端匹配不仅使走线阻抗匹配，并且可以消 除或减少衰减振荡以及反射现象。1. 并联终端匹配当走线终端有分布负载，有快速时钟脉冲的总线或点对点的网络是，并联终端是最佳选择。 并联终端匹配是最简单的终端匹配技术：通过一个电阻R将传输线的末端接到地或者接到VCC。电阻R的 值必须同传输线的特性阻抗Z0匹配，以消除信号的反射。如果R同传输线的特征阻抗Z0匹配，不论匹配电压的值如何， 终端匹配电阻将吸收形成信号反射的能量。终端匹配到VCC可以提搞驱动器的源的驱动能力，而终端匹配到地则可 以提咼电流的吸收能力。2. 串联终端匹配当在走线终端有集中负载或单一元件时，串联终端是最佳选择。串联终端匹配技术在驱动器 的输出端和信号线之间串联一个电阻。驱动器输出阻抗R0以及电阻R的值必须和信号线的特征阻抗Z0匹配。 对于这种终端匹配技术，由于信号会在传输线、串联匹配电阻以及驱动器的阻抗之间实现信号电压的分配，因而 加在信号线上的电压实际只有一半的信号电压.3. 戴维南终端匹配戴维南终端匹配技术采用2个电阻来实现终端匹配，R1和R2的并联组合要求同信号线的特征 阻抗Z0匹配。R1的作用是帮助驱动器更加容易地到达逻辑低状态，这通过R2向地释放电流来实现。戴维南终 端匹配技术的优势在于在这种匹配方式下，终端匹配电阻同时还作为上拉电阻和下拉电阻来使用，因为提高的系统 的噪声容限。戴维南终端匹配技术同样通过向负责提供额外的电流从而有效地减轻了驱动器的负担，另外这种终端 匹配技术还能有效的抑制信号过冲。4. AC终端匹配AC阻抗匹配技术也称之为RC终端匹配技术，有一个电阻R和一个电容C组成，电阻R和电容C 连接在传输线负载一端。电阻R的值必须同传输线的特征阻抗Z0的值匹配才能消除信号的反射，电容值一般 取值很小，为20-600pF。RC网络终端可以在分布负载机总线布线中使用，可全吸收发送波而消除放射，而且具有低的 直流功率损耗。但RC网络终端会使非处高速的信号速率降低，另外由于特殊的RC网络的时间参数，可能会引起反射， 故在高频，快速上升的信号应用中要多加考虑。5. 肖特基二极管终端匹配二极管网络终端用于查分或成对网络的情况中。两个二极管常用于提供低功耗时限制走线的 过冲。因为二极管不影响走线阻抗或吸收反射，这种二极管网络终端的主要在于大电流反射，这种电流可 以传输到地平面中，增加电磁干扰，故对信号的频率响应不好，二极管会发生抖动。在选择元器件参数时要兼顾线 条阻抗、消除抖动、时钟信号延迟和边沿速率的关系。1过冲：指信号跳变的第一个峰值（或谷值）超过规定值，对于上升沿指最高电压，对于下 降沿指最低电压。2欠冲：指信号跳变的下一个谷值（或峰值），即电位没有达到最大及最小转换电平转换电 平值所期望的幅度。3反射：信号在传输线上的回波现象。(a)未加端接(b)串联端接(c)并联端接(d)戴维宁端接feeARAK 口(e) RC网络端接(f)二极管端接52RD.com