高速信号的反射 | 易学教程

信号完整性之反射

反射（reflection）

信号传输模型

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Sin为信号源/驱动源，R1为内阻;R2为源端匹配电阻，一般是33/50R；R1+R2我们称为源端阻抗。

R3为终端匹配，一般是50欧，有时会上拉到电源，R3和终端及内阻阻抗并联值称为终端阻抗。

微带线特性阻抗/特征阻抗，如果这条传输线是一条均匀的传输线，它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的，我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。

而瞬时阻抗值的就是当信号在微带线上传输时，每时每刻所感受到的信号阻抗就是瞬时阻抗，瞬时阻抗可以等于特征阻抗，当然也可以不等于，但是只要是在允许公差范围就影响不大叫做特征阻抗。

特征阻抗一般有两种说法：
1、当信号传输时，本质微电磁波传输，此时伴随着电场和磁场，而阻抗被定义为电场和磁场的比值；
2、但信号传输时为高速信号，此时传输线非理想线，包含分布参数如电容、电感和电阻，此时对于信号来讲这些参数形成的阻抗就是瞬时阻抗值。

微带线特性阻抗与输入阻抗和输出阻抗一致时，对信号传输最优，此时不会发生反射。此时我们说传输线阻抗是连续的,不会发生反射。

阻抗不匹配

如果不匹配，将会导致信号反射问题，最终引起过冲和下冲问题。
而整体的影响如下图所示：
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源端我们说一般叫做源端匹配，就算源端不匹配了在源端发生了反射，但是不会传到终端去；此时需要终端完全吸收掉，所以我们叫源端匹配，终端吸收。

反射的量化

具体的反射值：
在低频时，一段普通导线就可以有效地将两个电路短接在一起，但是在高频时候就不同了。首先反射发生于高速信号传输中，也就是信号的传输载体为传输线，而不是现在的互连线。传输线需要考虑高频寄生传输参数。

我们所说的常见传输线：
双绞线、同轴线、共面线、微带线、嵌入微带线、带状线。
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传输线反射系数

反射系数包含源-反射系数（SRC）和负载反射系数（LRC），源反射系数是源内阻和特征阻抗关系；

负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。

信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变，就会产生反射，反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，如下图所示，假设传输线第一个区域的瞬时阻抗为Z1，第二个区域的瞬时阻抗为Z2。
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则反射电压和入射电压的比值为：
V_reflected / V_incident = （Z2-Z1） / （Z2+Z1）范围为：-1到1。

传输线不连续导致的多次反射：
以末端开路做说明：
下图是一个振铃现象产生的示例，信号源的内阻为10Ω，往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号，经过一段15cm的50Ω传输线，在传输线末端开路测量。很容易得到，在传输线两侧的反射系数分别为-0.667和1，传输线末端的信号幅值如下所示。
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上图为互联网图，借用，侵删