原创 传输线_7

4 改善传输线的信号完整性

从前面的推导我们可以看出，在接收端的波形是多次反射和衰减之后的结果。这就有可能使接收波形发生严重的畸变从而不满足数字电路接收端的标准；同时，多次反射造成了比较严重的EMI问题，这方面的分析可以参考傅立叶变换的内容。

总之，我们要改善信号完整性。

为了确保在不同的频率下得到平坦的响应，有三种方法。H(w)是描述电缆的参数，它的R,L,C,G和工作频率以及电缆长度决定了H(w)的值。如果H(w)是固定了，我们可以控制两个参数R₁(w) 和R₂(w)。通常有三种方法。

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4.1 末端端接的情况

这种情况，使得R₂(w)=0，在末端消除了反射。S(w)=A(w)H(w)T(w)  T(w)= R₂(w)+1，所以最终，S(w)=A(w)H(w)。末端端接只要使负载阻抗ZL等于传输线特性阻抗Z0即可。

注意，负载阻抗ZL也是一个随频率变化的值。

4.2 源端端接的情况

使得R₁(w)=0，S(w)=A(w)H(w)( R₂(w)+1)。这样消除了第二次的反射。源端端接只要使源端阻抗Zs等于传输线特性阻抗即可。缺点是有很大的信号反射回输入端。

4.3 短线(Very short line)

如果电缆非常短，以致于H(w)实际上为1，因而不存在明显的衰减或相位的延迟。

则，

用Z0，Zs，ZL分别代替式中各项，得到S(w)=ZL/(ZL+Zs)。从而，最后的响应只和源端和负载的阻抗有关系，线路的其他影响消除了。这样的假定如果成立，电路必须是一个集总电路元件。走线必须小于上升沿电气有效长度的1/6。

        一个未端接线路是指源端阻抗和负载阻抗都与传输线的特性阻抗不匹配。一般来说，这种情形下的信号完整性都不会太好。

5 未端接线路的例子

5.1 欠驱动的情况：当信号源的内阻大于传输线阻抗时，称为欠驱动传输线。这时，负载端的响应是逐渐上升，接近稳态。下图为仿真结果[4]。

5.2过驱动的情况：当信号源的内阻小于传输线阻抗时，称为过驱动传输线。这时，负载端发生振铃。过驱动的情况，初始发射电压较大，而信号源处的反射系数为负（内阻小于传输线），可以想像，负载端的电压是逐渐振荡，接近稳态。

不论哪种情况，负载和传输线阻抗的不匹配会使信号发生发射，反射可能会浪费大量的时间，然后才能到达稳态，在对时序要求苛刻的条件下，可能会发生问题。

5.4 容性负载与感性负载的反射

当负载是容性的时候，该图假设传输线已经进行了源端端接，反射的情况有所不同，因为，本质上，电容是一个时变的元件。

当初始波刚刚到达电容的时候，电容看上去相当于开路，信号刚到达的时候，电容对瞬时变化的波形相当于短路；当电容完全充电后，看上去相当于断路，因为完全充电之后，电容隔离直流量。

可以预见，这时候的反射先是一个短路发射，R1=-1。一个大小相同但极性相反的波形反射回源端。