什么是反射:
反射:反射(Reflection)就是在信号传输线上产生了回波。是信号完整性三大问题之一,另外2个是串扰(Crosstalk)、损耗(Loss)。信号传输到线上并达到负载处,但是有一部分被反射了。
反射产生的原因:
谈到反射我们首先要先介绍下高速信号和低速信号这两个概念,因为在低速信号的波长比较大,基本上没有反射这个问题,而我们所谈到的反射都是高速信号才有的问题。那什么是高速信号呢,事实上,业界对高速电路并没有一个统一的定义。一般我们认为当电路中的数字信号在传输线上的延迟大于1/2上升时间时,就叫做高速电路,很多时候100M,1G以上都可以认定为高速信号。
我们知道实际的情况下任何PCB是存在寄生电感和寄生电容寄生电阻的这三大件的。
因此实际电路的等效模型就如下图所示
实际信号传输我们可以这么理解,由于实际PCB中存在寄生电感电容这些器件,因此就会存在不同点的电压由于这些被动元器件充放电而在同一时刻电压不相同的情况,因此当高速信号在这些寄生元器件上以电磁波的形式传递时当瞬时阻抗一旦变化,产生阻抗突变,就会存在反射的情况,其实就像光经过两种不同介质的时候,可能反射一样,信号一样会反射。产生反射现象的根本原因是信号传输通路的阻抗不连续或者不匹配。
特性阻抗和什么有关:
PCB板材的介质厚度、铜箔的厚度、走线的线宽、走线的线间距、PCB的介电常数Er、阻焊的厚度都会影响PCB的特性阻抗,其实以上这些都很好理解,你只需要想这些会不会影响PCB的寄生电容和寄生电感就行了。特性阻抗的一般表达式如下:
PCB特性阻抗和介质厚度、线距成正比;介电常数、铜厚、线宽、阻焊厚度成反比。
怎么减小反射:
由以上的分析可以知道为了避免信号产生反射,我们应该做好阻抗匹配,尽量保证信号阻抗不发生突变。在实际PCB制版中我们可以通过SI9000这个软件来计算特性阻抗,保证阻抗的一致性。另外我们还可以通过串联端接,并联端接,AC终端匹配,戴维南端接四种方式来做好阻抗匹配。