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高速电路信号完整性分析与设计,电子工业出版社教材 配套电子教案,第四章 高速数字信号的反射分析,信号反射的机理 产生反射现象的因素 抑制反射的一般方法,信号反射的机理,反射的基本概念 反射就是在传输线上的回波。 (1)当信号在传输过程中碰到比目前阻抗高的阻抗时，会发生正向反射，使信号边沿的幅度增加，信号边沿出现过冲。 (2)当信号在传输过程中碰到比目前阻抗低的阻抗时，会发生负向反射，使信号边沿的幅度减小，信号边沿出现台阶，即欠冲。,反射的基本概念,图4.1 存在反射现象的信号波形,反射的基本概念,图4.2 理想传输线模型及相关参数,反射的基本概念,图4.3 传输线反射的例子,反射的基本概念,图4.4 通过UltraCAD传输线仿真器观察到的反射现象,网格图和线性负载反射,网格图(也称为反弹图)是用于描述带线性负载的传输线上多次反射的方法。 如果传输线开路，线上的反射最终使电压稳定为源端电压Vs。然而，如果传输线终接电阻Rt，则稳态电压为,网格图和线性负载反射,图4.5 用于计算传输线多次反射的网格图,Bergeron图和非线性负载反射,Bergeron图是另一种用于描述传输线多次反射的方法。当系统中存在非线性负载或源时，用Bergeron图来替代网格图。 注意：当源或负载中任何一个呈现非线性I-V特 性曲线时，将使用Bergeron图计算传输线的反射。对于数字信号来说，反射的结果表现为上升沿、下降沿的振铃和过冲。,Bergeron图和非线性负载反射,图4.6 用于计算非线性负载多次反射的Bergeron图,欠载传输线,当传输线的特性阻抗Z0小于源端的阻抗Zs时，定义传输线为欠载传输线。,图4.8 欠载传输线的实际电路模型,过载传输线,当传输线阻抗Z0大于源端阻抗时，源端的反射系数将为负数，这将产生“振铃”效应 。,图4.10 过载传输线的实际电路模型,过载传输线,当两条传输线不等长时，一段的反射将与另一段的反射不同相，将使反射波形图复杂化 。,图4.12 传输线不等长时的实际电路模型,产生反射现象的因素,上升时间对反射的影响 串联传输线的反射影响 短分支传输线的反射影响 容性分支在传输线中间引起的反射影响 拐角和通孔的影响 载重线的反射影响 电感性间断的影响,抑制反射的一般方法,常用布线时的端接拓扑结构： 点到点(Point-to-Point) 菊花链(Daisy Chain) 星型(Star) 远端分支(Far-end Cluster) 周期性负载(Periodic Loading),抑制反射的一般方法,单端端接技术 ： 并行端接,图4.34 简单的并行端接,图4.35 戴维南并行端接,图4.37 并行AC端接,图4.36 主动并行端接,图4.38 肖特基二极管端接,串行端接,图4.39 串行端接,抑制反射的一般方法,多负载端接技术 ： 如果多个负载之间的距离较近，可通过一条传输线与驱动端连接，负载都位于这条传输线的终端，这时只需要一个端接电路。如图4.40所示。 如果多个负载之间的距离较远，需要通过多条传输线与驱动端连接，这时每个负载都需要一个端接电路。如图4.41所示。,抑制反射的一般方法,图4.40 多负载串行方式下的端接策略,抑制反射的一般方法,图4.41 多负载并行方式下的端接策略,
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