有小伙伴看完之前的文章說,不夠深入淺出,想了想,再寫一篇,力圖簡(jiǎn)單易懂的說明白反射是如何形成的。
要說明白反射,需要涉及前文提到過阻抗及匹配的概念,形象來說,如下圖,如同拼圖游戲一般,紅色方塊太大,或者太小都放不進(jìn)空格中,會(huì)產(chǎn)生信號(hào)完整性問題;只有匹配上,才能正好放進(jìn)去,沒有反射。
具體的,前文說到了特性阻抗,我們熟知實(shí)際電路中最大功率傳輸定理是關(guān)于負(fù)載與電源相匹配時(shí),負(fù)載能獲得最大的功率。遷移到高速電路中,其表現(xiàn)是:激勵(lì)電路特性與傳輸線特性極大地影響了從一個(gè)裝置傳送到另一個(gè)裝置信號(hào)的完整性。
具體來說,在高速電路中要想把信號(hào)能量從源端全部有效的傳送到負(fù)載端,必須使傳輸線特征阻抗與信號(hào)的源端阻抗和負(fù)載阻抗匹配,否則信號(hào)會(huì)發(fā)生反射,導(dǎo)致信號(hào)波形的畸變等一系列問題。
之前,還有在網(wǎng)上讀到其他大牛寫的文章,對(duì)阻抗及反射的關(guān)系寫得很形象易懂,大概是說,將電流類比于水流,而將水位的高度看作為電壓,這跟我們初高中接觸的物理知識(shí)是一致的。水流的速度看作是信號(hào)的頻率,假設(shè),河道中水的寬度為阻抗,那么河道寬阻抗必然越小,這應(yīng)該很好理解,我們的走線也是一樣,走線越寬,阻抗越小。
所以,對(duì)于河道,如果水流突然流進(jìn)了窄道,水道變窄,那么阻抗會(huì)增大。這個(gè)時(shí)候,如果水流速度很快,也就是信號(hào)頻率很高,那么試想是不是會(huì)濺起水花,如下圖,這就是反射。而如果,河道由寬到窄,那么小溝中水位想想肯定是會(huì)抬高的(去過蘇杭的運(yùn)河游船的應(yīng)該是很清楚這一點(diǎn)),說明這就產(chǎn)生了正反射,電壓變高了。
反之,如果由河道進(jìn)入了大江,江明顯更寬,那么此時(shí)阻抗會(huì)變小,同時(shí)水位也會(huì)變低,此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生負(fù)阻抗啦,疊加后電壓就低了。
通過上面的類比,我們?cè)倏聪旅娴木秃躤asy了。
反射就是在傳輸線上的回波。信號(hào)功率(電壓和電流)的一部分傳輸?shù)骄€上并達(dá)到負(fù)載處,但是有一部分被反射了,如下圖所示。源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起線上反射,負(fù)載將一部分電壓反射回源端。如果負(fù)載阻抗小于源阻抗,反射電壓為負(fù),反之,如果負(fù)載阻抗大于源阻抗,反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會(huì)導(dǎo)致此類反射。
好吧,形成的原因,大概就到此,感興趣推導(dǎo)的公式的伙伴們可以推到一個(gè)3-5次反射的情況,理解就更深入了。
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原文標(biāo)題:信號(hào)完整性基礎(chǔ):反射是如何產(chǎn)生的? (續(xù))
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