如(ru)何(he)限(xian)制 PCB 傳(chuan)輸線(xian)中(zhong)的(de)阻(zu)抗(kang)不(bu)連續性(xing)和(he)信號反(fan)射(she)
- 發(fa)表時(shi)間:2021-06-21 16:04:51
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我們(men)之前在(zai)PCB 傳(chuan)輸線(xian)文(wen)章(zhang)中(zhong)快速討論了(le)信號反(fan)射(she)。這是(shi)壹(yi)篇關於(yu)PCB設(she)計(ji)人員(yuan)應該(gai)掌(zhang)握(wo)的(de)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)主題的(de)深(shen)入(ru)文(wen)章(zhang)。首(shou)先要(yao)記(ji)住(zhu)的(de)是(shi),由(you)於(yu)阻(zu)抗(kang)不連續,PCB 傳(chuan)輸線(xian)中(zhong)會發(fa)生信號反(fan)射(she)。
傳(chuan)輸線(xian)應(ying)具(ju)有(you)均(jun)勻的(de)特(te)性阻抗(kang)。阻抗的(de)任(ren)何(he)變(bian)化(hua)或不連續都(dou)會導致信號反(fan)射(she)和(he)失真。
這種現(xian)象同樣(yang)適用(yong)於(yu) PCB 走線和(he)傳(chuan)輸線(xian)。原(yuan)因是(shi)高頻信號的(de)物(wu)理(li)波(bo)長非(fei)常(chang)短(duan)。因此,PCB 走線表(biao)現(xian)出(chu)相同(tong)的(de)特(te)性。頻率(lv)越高,波(bo)長越(yue)短(duan)。您(nin)甚(shen)至必須(xu)像傳(chuan)輸線(xian)壹(yi)樣(yang)對待(dai)較(jiao)短(duan)的(de)走線。
信號軌(gui)跡不(bu)連續性(xing)或非(fei)均(jun)勻不(bu)連續性(xing)形成(cheng)信號完(wan)整(zheng)性不連續性(xing)。為了(le)避(bi)免(mian)源端(duan)和(he)目(mu)標(biao)端的(de)信號失真,您必(bi)須(xu)將 PCB 走線阻(zu)抗(kang)與源端(duan)匹(pi)配。然(ran)後(hou)您必須(xu)在(zai)源端(duan)和(he)目(mu)標(biao)端加(jia)載阻(zu)抗。這提(ti)出(chu)了(le)壹(yi)個(ge)相當(dang)大的(de)挑(tiao)戰(zhan),需要仔(zai)細(xi)的(de) PCB 設(she)計(ji)來減輕(qing)由(you)阻(zu)抗不連續引起的(de)信號衰減的(de)影(ying)響(xiang)。特(te)性阻抗(kang)的(de)不(bu)連續性(xing)越大(da),信號反(fan)射(she)就(jiu)越(yue)高。這意味著信號失真也更(geng)高。因此,盡(jin)量保(bao)持阻(zu)抗不(bu)連續性(xing)盡(jin)可能小(xiao)。在(zai)幅度(du)和(he)時(shi)間(jian)方面。閱讀(du):為什(shen)麽受(shou)控(kong)阻抗(kang)真的(de)很(hen)重(zhong)要(yao)。
阻(zu)抗(kang)不(bu)連續性(xing)影響(xiang)信號完(wan)整(zheng)性
理(li)論上,數(shu)字信號是(shi)在(zai)很(hen)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內切(qie)換的(de)方波(bo)脈(mai)沖。自(zi)然(ran)而(er)然(ran)地(di),高頻數(shu)字(zi)電路(lu)所需(xu)的(de)短(duan)信號上(shang)升(sheng)時間(jian)將導致與(yu)快(kuai)速信號上(shang)升(sheng)時間(jian)相關(guan)的(de)極(ji)高頻率(lv)。實(shi)際(ji)上(shang),這些頻率(lv)將比(bi)電路(lu)的(de)時(shi)鐘(zhong)頻(pin)率高壹個(ge)數(shu)量級(ji)。高頻數(shu)字(zi)電路(lu)的(de)脈(mai)寬(kuan)更短(duan)。從而更短(duan)的(de)上(shang)升(sheng)時間(jian)。非(fei)常(chang)短(duan)的(de)信號上(shang)升(sheng)時間(jian)意(yi)味著數(shu)字(zi)信號中(zhong)包含非(fei)常(chang)高的(de)頻(pin)率(lv)。因此,高頻數(shu)字(zi)信號應(ying)遵循與(yu)高頻信號相關(guan)的(de)信號完(wan)整(zheng)性規則。
因此,PCB 走線阻(zu)抗(kang)的(de)任(ren)何(he)變(bian)化(hua)都(dou)會導致信號反(fan)射(she)。這些會導致振鈴和(he)信號失真。這樣(yang)做的(de)結果是(shi),在(zai)高開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)下(xia),阻(zu)抗(kang)不(bu)連續性(xing)對數(shu)字(zi)信號造(zao)成(cheng)的(de)失真非(fei)常(chang)嚴(yan)重(zhong),可能會出(chu)現(xian)信號采樣(yang)錯誤(wu)。您可以(yi)通過以(yi)下參數表(biao)征由(you) PCB 走線形(xing)成(cheng)的(de)傳(chuan)輸線(xian):電阻(zu)、電導和(he)走線電阻(zu)。閱讀(du)PCB 中(zhong)微帶線(xian)和(he)帶狀(zhuang)線(xian)的(de)區別。
典型的(de)阻(zu)抗(kang)不(bu)連續性(xing)
線路(lu)的(de)特(te)性阻抗(kang)是(shi)電感(gan)除以(yi)電容的(de)平方根(gen)。這是(shi) PCB 的(de)合(he)理(li)假設(she),因為與(yu)其電感(gan)和(he)電容相比(bi),高信號頻(pin)率(lv)下的(de)走線電阻(zu)和(he)電導可以(yi)忽略不(bu)計。
阻(zu)抗(kang)不(bu)連續是(shi)任(ren)何(he)影(ying)響(xiang)走線電感(gan)與其(qi)電容之比(bi)的(de)因素(su)。下(xia)面(mian)是(shi)壹(yi)些典型的(de)例子(zi):
線路(lu)中(zhong)的(de)阻(zu)抗(kang)變(bian)化(hua):如(ru)果線路的(de)阻(zu)抗(kang)因任何(he)原(yuan)因發(fa)生變(bian)化(hua),例如(ru)由於(yu)銅(tong)截(jie)面的(de)變(bian)化(hua)或走線路(lu)徑(jing)的(de)變(bian)化(hua),互感(gan)會發(fa)生變(bian)化(hua),並(bing)且(qie)會出(chu)現(xian)阻(zu)抗(kang)不(bu)連續。
線(xian)路中(zhong)的(de)分支:雖(sui)然(ran)可能需要(yao)將信號路(lu)由(you)到多(duo)個(ge)設(she)備(bei),但分支和(he)線(xian)路(lu)短(duan)截(jie)線的(de)使(shi)用(yong)會改(gai)變(bian)線(xian)路阻(zu)抗,從而導致不(bu)連續。
返回信號分裂:高頻信號沿(yan)著(zhe)阻(zu)抗(kang)最低的(de)路(lu)徑(jing)傳(chuan)播,該(gai)路徑(jing)位於(yu)信號走線的(de)正下(xia)方,通常(chang)位於(yu)接地(di)層(ceng)中(zhong)。返回線(xian)或接地(di)平面中(zhong)任何(he)迫(po)使(shi)返回信號偏(pian)離此路(lu)徑(jing)的(de)物(wu)理(li)特(te)征都(dou)會造(zao)成不(bu)連續性(xing)。
過孔:使(shi)用(yong)過孔將信號從 PCB 的(de)壹(yi)層(ceng)傳(chuan)輸到另壹層(ceng)。盡(jin)管是(shi) PCB 設(she)計的(de)基(ji)本(ben)特(te)征,但(dan)過孔的(de)形(xing)狀(zhuang)和(he)尺(chi)寸會(hui)改(gai)變(bian)走線的(de)電感(gan)和(he)電容,從而產生另壹個(ge)不(bu)連續性(xing)。要了(le)解(jie)更多(duo)信息(xi),請(qing)閱讀(du)如(ru)何(he)減少(shao) PCB 布局中(zhong)的(de)寄(ji)生電容。
如(ru)何(he)限(xian)制阻(zu)抗不(bu)連續的(de)影(ying)響(xiang)
控(kong)制阻(zu)抗不(bu)連續性(xing)負面(mian)影(ying)響(xiang)的(de)關(guan)鍵(jian)是(shi)將所(suo)有(you) PCB 信號走線視(shi)為(wei)傳(chuan)輸線(xian)。您(nin)應該(gai)確保信號路(lu)徑(jing)上(shang)所(suo)有(you)點(dian)的(de)特(te)征阻(zu)抗(kang)都(dou)相同(tong)。
確保(bao)您遵循以(yi)下準則:
匹(pi)配源(yuan)阻抗(kang)和(he)負(fu)載阻(zu)抗:確保(bao)源阻(zu)抗和(he)負(fu)載阻(zu)抗與走線阻(zu)抗(kang)相同(tong)。您可以(yi)通過使(shi)用(yong)串聯(lian)或並(bing)聯(lian)電阻(zu)來實(shi)現(xian)正確(que)的(de)阻(zu)抗(kang)來實(shi)現(xian)這壹點(dian)。此外,您(nin)必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)正確(que)值(zhi)的(de)電阻(zu)器終(zhong)止任(ren)何(he)開(kai)路(lu)走線。
避(bi)免(mian)分支:如(ru)果信號必(bi)須(xu)由多(duo)個(ge)芯(xin)片共享,請以(yi)菊花鏈方式連接線路(lu),而(er)不是(shi)使(shi)用(yong)分支。或者,可以(yi)使(shi)用(yong)匹(pi)配的(de)緩(huan)沖設備(bei)將信號傳(chuan)輸到分支。
信號返回路(lu)徑(jing):確(que)保(bao)信號返回遵循與(yu)信號線(xian)相同(tong)的(de)路(lu)徑(jing)。如(ru)果使(shi)用(yong)接地(di)層(ceng),請(qing)確保沒有(you)中(zhong)斷(duan)返回信號路(lu)徑(jing)的(de)分裂。確(que)保(bao)走線下(xia)方有(you)壹個(ge)貫穿整(zheng)個(ge)長(chang)度(du)的(de)實(shi)心(xin)平面,沒有(you)裂口或切(qie)口。如(ru)果沒有(you)實心(xin)平面,請(qing)使(shi)用(yong)較(jiao)粗的(de)返回走線,它應覆蓋走線縱(zong)向和(he)電介(jie)質高度(du)的(de)三(san)倍。
過孔設計(ji):將高頻走線布(bu)置(zhi)在(zai)盡(jin)可能遠的(de)壹(yi)層(ceng)上(shang)。如(ru)果需要過孔,請使(shi)用(yong)微孔代(dai)替傳(chuan)統的(de)過孔。由於(yu)通孔具(ju)有(you)顯著(zhe)不同的(de)電容和(he)電感(gan)特(te)性,因此盡(jin)量減少(shao)它們(men)在(zai)信號走線上(shang)的(de)使(shi)用(yong)。在(zai)需要(yao)的(de)地(di)方,使(shi)用(yong)電容和(he)電感(gan)比標(biao)準過孔小(xiao)得多(duo)的(de)微(wei)過孔。微孔還有(you)助於(yu)使(shi)存根(gen)長(chang)度(du)盡(jin)可能短(duan)。另壹種方法是(shi)使(shi)用(yong)高密度(du)互(hu)連或HDI PCB技術(shu)。
阻抗(kang)不(bu)連續的(de)不(bu)利影響(xiang)是(shi)嚴(yan)重(zhong)的(de)。您(nin)不(bu)能在(zai)以(yi)高時鐘(zhong)頻(pin)率運行(xing)的(de)數(shu)字(zi) PCB 電路(lu)中(zhong)忽略它們(men)。在(zai)通過遵循合(he)理(li)的(de)設(she)計(ji)實(shi)踐(jian)並(bing)在(zai)可能的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)使(shi)用(yong)高級 PCB 設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)來評(ping)估(gu)和(he)減少(shao)阻抗(kang)不連續性(xing)來控(kong)制這些影響(xiang)時(shi),您(nin)應該小(xiao)心(xin)。
阻(zu)抗(kang)不連續性(xing)和(he)信號反(fan)射(she)
均(jun)勻傳(chuan)輸線(xian)上(shang)的(de)信號在(zai)線路(lu)上的(de)所(suo)有(you)位置都(dou)會遇(yu)到恒定(ding)阻抗(kang)“Zc (V/I)”,並(bing)且(qie)信號會(hui)根(gen)據(ju)需要沿(yan)著(zhe)它傳(chuan)輸。但(dan)是(shi),如(ru)果在(zai)任何(he)壹(yi)點(dian)存(cun)在(zai)阻抗(kang)不連續性(xing),信號傳(chuan)播都(dou)會受(shou)到影響(xiang),並(bing)且(qie)信號反(fan)射(she)會(hui)發(fa)生,就(jiu)像(xiang)光(guang)在(zai)其傳(chuan)播的(de)介(jie)質中(zhong)遇(yu)到不連續性(xing)時會(hui)發(fa)生反(fan)射(she)壹(yi)樣(yang)。

假(jia)設(she)從 A 點(dian)到 B 點(dian),線(xian)路是(shi)均(jun)勻的(de),阻(zu)抗(kang)為(wei)“Zi”;但在(zai) B 處(chu),存在(zai)阻抗(kang)不連續性(xing),並(bing)且(qie)線路(lu)阻抗在(zai) B 處(chu)及以(yi)後(hou)變(bian)為(wei)“Z0”。
假設(she)信號從 A 在(zai)(阻抗(kang)為“Zi”的(de))線(xian)上(shang)向 B 發(fa)送。在(zai) B 處(chu),讓(rang)入射信號電壓(ya)和(he)電流(liu)為(wei)“Vi”和(he)“Ii”。那(na)麽,我們(men)必須(xu)有(you):
Vi = Zi I0 (1)
現(xian)在(zai),如(ru)果我們(men)從線路阻抗(kang)為(wei)“Zo”的(de)右(you)側(ce)看 B,那(na)麽此時(shi) B 處(chu)的(de)傳(chuan)輸電壓(ya) 'Vo' 和(he)傳(chuan)輸電流(liu) 'I0' 必(bi)須(xu)通過以(yi)下方式相關(guan)聯(lian):
V0 = Z0 I0 (2)
需(xu)要強(qiang)調(tiao)的(de)是(shi),關(guan)系(xi)式(1)和(he)(2)是(shi)阻(zu)抗概(gai)念的(de)基(ji)礎(chu),必(bi)須(xu)始終(zhong)遵守。
給(gei)定(ding)“Vi”、“Zi”和(he)“Zo”的(de)值(zhi),問(wen)題(ti)是(shi)找(zhao)到“Vo”的(de)值(zhi)。
情(qing)況(kuang) 1:Z0 = Zi ,(即線路阻抗(kang)沒有(you)不連續性(xing))
在(zai)這種情(qing)況下,上(shang)述(shu)方程 (1) 和(he) (2) 將同(tong)時滿足:
V0 = Vi 和(he) I0 = Ii
這是(shi)可以(yi)預料(liao)的(de),因為在(zai)這種情(qing)況下,B 點(dian)基(ji)本上(shang)是(shi)均(jun)勻傳(chuan)輸線(xian)上(shang)的(de)任(ren)何(he)點(dian),因此在(zai)這條線上(shang)的(de)每個(ge) B 點(dian),傳(chuan)輸的(de)信號將等(deng)於(yu)入(ru)射(she)信號。
情(qing)況(kuang) 2:Z0 ≠ Zi ,(即線(xian)路(lu)中(zhong)存在(zai)阻抗(kang)不連續性(xing))
這裏,如(ru)果同時看等(deng)式(1)和(he)(2),由(you)於(yu)Z0≠Zi,很(hen)容易得出(chu)結論,我們(men)不能同時(shi)有(you)Vi=V0和(he)Ii=I0;因為,如(ru)果我們(men)暫時假(jia)設(she) Vo = Vi,那(na)麽 Ii ≠ I0;如(ru)果我們(men)假設 Ii = I0,則 Vo ≠ Vi。因此我(wo)們(men)得出(chu)的(de)結論是(shi),在(zai)阻抗(kang)不連續處(chu),入射(she)信號沒有(you)完全(quan)完全向前(qian)傳(chuan)輸。
我(wo)們(men)能夠滿意地(di)解(jie)決(jue)這個(ge)問(wen)題(ti)的(de)唯(wei)壹方法是(shi)假(jia)設入射信號的(de)壹(yi)部分在(zai)阻抗(kang)不連續點(dian) B 反(fan)射(she)回(hui)來,並(bing)且(qie)這個(ge)反(fan)射(she)信號疊加(jia)在(zai)入射(she)信號上(shang)的(de) B 點(dian)和(he)左邊的(de)壹(yi)條(tiao)線(xian)上其中(zhong);在(zai) B 點(dian),入(ru)射信號和(he)疊加(jia)反(fan)射(she)信號的(de)結果將等(deng)於(yu) B 點(dian)的(de)透(tou)射(she)信號。
因此,假(jia)設 (Vi,Ii) 的(de)壹(yi)部分在(zai) B 點(dian)反(fan)射(she)回(hui)“Zi”傳(chuan)輸線(xian)。讓(rang)我們(men)用(yong) (Vr,Ir) 表示 B 點(dian)反(fan)射(she)信號的(de)電壓(ya)和(he)電流(liu)。
因此,在(zai) B 點(dian),由(you)於(yu)入(ru)射(she)電壓(ya) Vi 和(he)反(fan)射(she)電壓(ya) Vr 產生的(de)信號電壓(ya)將為(wei) (Vi + Vr),並(bing)且(qie)根(gen)據(ju)在(zai) B 點(dian)應(ying)用(yong)的(de)基(ji)爾(er)霍夫(fu)定(ding)律,這必須(xu)等於(yu)“Vo”:
V0 = Vi + Vr (3)
由(you)於(yu)入(ru)射(she)電流(liu)“Ii”和(he)反(fan)射(she)電流(liu)“Ir”(與(yu)入(ru)射(she)電流(liu)方向相反(fan))疊加(jia)而產生的(de)電流(liu)將為(wei)(Ii – Ir),並(bing)且(qie)根(gen)據(ju)應用(yong)的(de)基(ji)爾(er)霍夫(fu)定(ding)律在(zai) B 點(dian),這必須(xu)等於(yu) 'Io':
I0 = Ii – Ir (4)
反(fan)射(she) (Vr,Ir) 信號在(zai)阻抗(kang)為“Zi”的(de)線(xian)路(lu)上(shang)傳(chuan)播,我(wo)們(men)必須(xu)有(you):
Vr = Zi Ir (5)
使(shi)用(yong)等式(3)中(zhong)的(de)等(deng)式(1)、(2)和(he)(5),我(wo)們(men)有(you):
Z0I0 = ZiIi + ZiIr = (Ii + Ir)
因為,根(gen)據(ju) (4),I0 = (Ii – Ir),我們(men)有(you):
Z0 (Ii – Ir) = Zi (Ii + Ir)
或 Ii (Z0 – Zi) = Ir (Z0 + Zi)

Vr/Vi 或 Ir/Ii 表示在(zai)阻抗(kang)不連續點(dian) B 反(fan)射(she)回(hui)來的(de)入(ru)射(she)信號的(de)分數,稱(cheng)為反(fan)射(she)系(xi)數(shu)“Rc”:

就(jiu)“Rc”而(er)言(yan),B 點(dian)傳(chuan)輸的(de)信號電壓(ya)和(he)電流(liu)由(you)下(xia)式給出(chu):
Vo = Vi + Vr = (1 + Rc) x Vi (7)
並(bing)且(qie): Io = Ii – Ir = ( 1 – Rc) x Ii (8)
由上(shang)可知,反(fan)射(she)系(xi)數(shu)'Rc'的(de)值(zhi)取決於(yu)'Zi'和(he)'Zo'的(de)相對(dui)值;它們(men)之間的(de)差(cha)異(yi)越大(da),反(fan)射(she)量就(jiu)越(yue)大(da)。可以(yi)肯定(ding)地(di)得出(chu)結論,在(zai)阻抗(kang)為純(chun)電阻(zu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),“Rc”值的(de)範圍(wei)可以(yi)由下式給出(chu):
-1 ≤ Rc ≤ 1
如(ru)果 Z0 > Zi,則部分正信號被反(fan)射(she)回(hui)來,導致脈(mai)沖信號中(zhong) B 處(chu)的(de)電壓(ya)過沖。如(ru)果 Z0 < Zi,則部分負信號被反(fan)射(she)回(hui)來,導致脈(mai)沖信號中(zhong) B 處(chu)的(de)電壓(ya)下沖。
我們(men)現(xian)在(zai)可以(yi)討論“Zi”和(he)“Zo”的(de)相對(dui)大小(xiao)的(de)壹(yi)些特(te)殊情況(kuang)。
情(qing)況 (i):傳(chuan)輸線(xian)以(yi)其阻抗終(zhong)止
這裏 Z0 = Zi(因為傳(chuan)輸線(xian)在(zai)其遠端(duan) B 端接阻抗(kang)值(zhi)為“Zi”),這導致: Rc = 0 即(ji)沒有(you)反(fan)射(she),入(ru)射(she)信號將完(wan)全傳(chuan)輸到遠端(duan) B。這個(ge)案(an)例告(gao)訴(su)我(wo)們(men)如(ru)何(he)避(bi)免(mian)傳(chuan)輸線(xian)中(zhong)的(de)反(fan)射(she):只(zhi)需(xu)在(zai)目的(de)地(di)端(duan)接壹個(ge)與(yu)傳(chuan)輸線(xian)阻(zu)抗相等(deng)的(de)阻(zu)抗(kang)即(ji)可。
情況(kuang) (ii):傳(chuan)輸線(xian)在(zai)遠端(duan)開(kai)放
這裏 Z0 = ∞(因為傳(chuan)輸線(xian)在(zai)其遠端(duan) B 處(chu)開(kai)路(lu)),導致 Rc = 1。這意味著入(ru)射(she)信號將被完(wan)全反(fan)射(she),因此 V0 = 2Vi 和(he) I0 = 0。這意味著疊加(jia)信號電壓(ya)將是(shi)入(ru)射電壓(ya)的(de)兩(liang)倍,疊加(jia)信號電流(liu)將為(wei)零,正如(ru)在(zai)開(kai)放端(duan)所預期(qi)的(de)那(na)樣(yang)。
情況(kuang) (iii):傳(chuan)輸線(xian)短(duan)路(lu)
此處(chu) Z0 = 0(因為線(xian)路在(zai)遠端(duan) B 處(chu)短(duan)路(lu)),導致 Rc = -1,因此 V0 = 0 且(qie) I0 = 2Ii。這意味著全(quan)入(ru)射信號的(de)負(fu)值(zhi)被反(fan)射(she)回(hui)來,使(shi)短(duan)路(lu)端的(de)電壓(ya)如(ru)預期(qi)的(de)那(na)樣(yang)為零(ling)。
情況(iv):當(dang)Zo≠Zi但差異(yi)很(hen)小(xiao)時
如(ru)果“Zo”與“Zi”相差(cha)約 20%,反(fan)射(she)系(xi)數(shu)“Rc”將為(wei)約 10%,這意味著大(da)約 5% 的(de)入(ru)射(she)信號將被反(fan)射(she)。在(zai)大多(duo)數(shu)電路(lu)設計(ji)中(zhong),由於(yu)可用(yong)的(de)噪聲容限,阻(zu)抗不匹(pi)配導致的(de) 10% 信號失真是(shi)可以(yi)接受(shou)的(de)。
各種類(lei)型的(de)阻(zu)抗(kang)不(bu)連續性(xing)及其(qi)可能的(de)原(yuan)因:
由於(yu)傳(chuan)輸線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)取決於(yu)導體(ti)的(de)幾(ji)何(he)形(xing)狀和(he) PCB 材料(liao)特(te)性,因此這些特(te)性的(de)任(ren)何(he)變(bian)化(hua)都(dou)會導致阻(zu)抗(kang)發(fa)生變(bian)化(hua)。此處(chu)列(lie)出(chu)了(le)壹(yi)些實例:
在(zai)線路(lu)的(de)源(yuan)頭(tou)或目的(de)地(di)/末(mo)端(duan)。源阻(zu)抗(kang)或接收器(qi)阻(zu)抗通常(chang)與線路的(de)阻(zu)抗(kang)不(bu)同。
信號線(xian)和(he)返回路(lu)徑(jing)之(zhi)間(jian)的(de) PCB 材料(liao)的(de)線(xian)寬(kuan)或高度(du)(即(ji)銅(tong)厚(hou)度(du))的(de)變(bian)化(hua)或高度(du)和(he)/或介(jie)電常(chang)數的(de)變(bian)化(hua)。
信號走線路(lu)徑(jing)中(zhong)的(de)過孔:過孔通常(chang)沒有(you)與信號走線相同(tong)的(de)阻(zu)抗(kang)——沒有(you)多(duo)少(shao)設計(ji)人員(yuan)試圖(tu)找(zhao)出(chu)過孔是(shi)什(shen)麽阻抗(kang)是(shi)。優(you)點(dian)是(shi)過孔長度(du)很(hen)小(xiao),所以(yi)它的(de)效(xiao)果會以(yi)光點(dian)的(de)形(xing)式出(chu)現(xian)。過孔的(de)開(kai)始將引入壹個(ge)反(fan)射(she),然(ran)後(hou)過孔的(de)末(mo)端(duan)將引入另壹個(ge)反(fan)射(she)。如(ru)果過孔阻抗(kang)小(xiao)於(yu)線(xian)路(lu)阻抗,這將導致信號電壓(ya)出(chu)現(xian)小(xiao)幅下沖。對於(yu)非(fei)常(chang)高速的(de)信號,過孔阻抗(kang)不連續性(xing)確實(shi)很(hen)重(zhong)要(yao),建議設計人員(yuan)在(zai)關鍵(jian)信號線(xian)中(zhong)避(bi)免(mian)它們(men),如(ru)有(you)必要(yao),避(bi)免(mian)在(zai)線中(zhong)間——而(er)是(shi)將它們(men)靠(kao)近源和(he)/或目標(biao),以(yi)便它們(men)可以(yi)與源和(he)目(mu)標(biao)阻抗(kang)不連續壹(yi)起處(chu)理(li)。
如(ru)果信號線(xian)分支到多(duo)個(ge)目(mu)的(de)地(di),在(zai)分支點(dian),我(wo)們(men)會看到阻抗(kang)不連續。如(ru)果信號線(xian)在(zai)其路(lu)徑(jing)上(shang)的(de)不(bu)同(tong)點(dian)被抽(chou)頭,則在(zai)抽頭(tou)點(dian)處(chu)將存(cun)在(zai)阻抗(kang)不連續性(xing)。
多(duo)次(ci)反(fan)射(she):
考(kao)慮壹(yi)條(tiao)傳(chuan)輸線(xian),其(qi)長度(du)使(shi)得其上的(de)總傳(chuan)播時(shi)間為(wei)“tp”,並(bing)使(shi)其阻(zu)抗(kang)為(wei) 50 歐(ou)姆(mu)。在(zai)源端(duan),它連接到壹個(ge)阻(zu)抗(kang)為(wei) 16.67 歐(ou)姆(mu)的(de)源(yuan),在(zai)目的(de)地(di),它連接到壹個(ge) 150 歐(ou)姆(mu)的(de)負(fu)載。因此,源(yuan)處(chu)的(de)反(fan)射(she)百(bai)分比將為(wei) -50%,而在(zai)負載時(shi)為 +50%。
由源(yuan)發(fa)射的(de) 1V 信號將在(zai)時間(jian) 0 在(zai)線路(lu)上降低到 1V x 50/(16.67+50)= 0.75V。在(zai)時間(jian)“tp”,這個(ge) 0.75V 信號將到達目(mu)的(de)地(di),即(ji) 50%,即(ji) 0。 375V 將被反(fan)射(she)回(hui)來,使(shi)負載電壓(ya) = 1.5×0.75 = 1.125V。現(xian)在(zai),0.375V 反(fan)射(she)信號將在(zai)時間(jian)“2tp”到達源(yuan),其(qi)中(zhong) -50% 即 -0.1875V 信號將反(fan)射(she)到負載。這將在(zai)時間(jian) '3tp' 到達負(fu)載,其(qi)中(zhong) 50% = -0.0938V 將被反(fan)映,因此將 -0.1875-0.0938 = -0.2813V 添(tian)加到 1.125V 的(de)舊(jiu)負(fu)載電壓(ya),使(shi)其現(xian)在(zai) = 0.8438V。
同時(shi),-0.0938V的(de)反(fan)射(she)信號將在(zai)時間(jian)'4tp'到達源(yuan),其(qi)中(zhong)-50% = +0.04688V將被反(fan)射(she)到負載;這將在(zai)“5tp”到達負(fu)載,其(qi)中(zhong) +50% = +0.02345V 將被反(fan)射(she)回(hui)來,因此將 +0.04688V +0.02344V = + 0.07032V 添(tian)加到負載,使(shi)負載電壓(ya)現(xian)在(zai) = 0.9141V。同時(shi),強(qiang)度(du)+0.02344V的(de)反(fan)射(she)信號將在(zai)'6tp'時間(jian)到達源(yuan),其(qi)中(zhong)-50%即-0.01172V將在(zai)'7tp'反(fan)射(she)到達負(fu)載,其(qi)+50%將被反(fan)射(she)回(hui)來,向負(fu)載添(tian)加 -0.01172Vx150% = -0.01758V,使(shi)負載電壓(ya)現(xian)在(zai) = 0.9141V-0.01758V= 0.8965V。等等(deng)......所以(yi)目的(de)地(di)的(de)信號看起(qi)來像(xiang):
從0到tp:0V
tp到3tp:1.125V
3tp到5tp:0.8438V
5tp到7tp:0.9141V
7tp到9tp:0.8965V
因此,我(wo)們(men)將看到目的(de)地(di)的(de)信號振鈴。如(ru)果源阻抗(kang)小(xiao)於(yu)線(xian)路(lu)阻抗,導致源(yuan)端(duan)出(chu)現(xian)負(fu)反(fan)射(she),而(er)目(mu)的(de)阻(zu)抗(kang)較(jiao)高,導致目(mu)的(de)端(duan)出(chu)現(xian)正反(fan)射(she),則會出(chu)現(xian)帶有(you)過沖和(he)下(xia)沖的(de)振鈴。
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