信號(hào)完整性研究：反射現(xiàn)象

前面講過(guò)，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(guò)孔，元件引腳，線寬變化，T型引線等處。總之，無(wú)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(lái)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(lái)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。