信號的反射可能會(huì )引起振鈴現象，一個(gè)典型的信號振鈴如圖1所示。
那么信號振鈴是怎么產(chǎn)生的呢? 前面講過(guò)，如果信號傳輸過(guò)程中感受到阻抗的變化，就會(huì )發(fā)生信號的反射。這個(gè)信號可能是驅動(dòng)端發(fā)出的信號，也可能是遠端反射回來(lái)的反射信號。根據反射系數的公式，當信號感受到阻抗變小，就會(huì )發(fā)生負反射，反射的負電壓會(huì )使信號產(chǎn)生下沖。信號在驅動(dòng)端和遠端負載之間多次反射，其結果就是信號振鈴。大多數芯片的輸出阻抗都很低，如果輸出阻抗小于PCB走線(xiàn)的特性阻抗，那么在沒(méi)有源端端接的情況下，必然產(chǎn)生信號振鈴。 信號振鈴的過(guò)程可以用反彈圖來(lái)直觀(guān)的解釋。假設驅動(dòng)端的輸出阻抗是10歐姆，PCB走線(xiàn)的特性阻抗為50歐姆(可以通過(guò)改變PCB走線(xiàn)寬度，PCB走線(xiàn)和內層參考平面間介質(zhì)厚度來(lái)調整)，為了分析方便，假設遠端開(kāi)路，即遠端阻抗無(wú)窮大。驅動(dòng)端傳輸3.3V電壓信號。我們跟著(zhù)信號在這條傳輸線(xiàn)中跑一次，看看到底發(fā)生了什么?為分析方便，忽略傳輸線(xiàn)寄生電容和寄生電感的影響，只考慮阻性負載。圖2為反射示意圖。 第1次反射：信號從芯片內部發(fā)出，經(jīng)過(guò)10歐姆輸出阻抗和50歐姆PCB特性阻抗的分壓，實(shí)際加到PCB走線(xiàn)上的信號為A點(diǎn)電壓3.3*50/(10+50)=2.75V。傳輸到遠端B點(diǎn)，由于B點(diǎn)開(kāi)路，阻抗無(wú)窮大，反射系數為1，即信號全部反射，反射信號也是2.75V。此時(shí)B點(diǎn)測量電壓是2.75+2.75=5.5V。 第2次反射：2.75V反射電壓回到A點(diǎn)，阻抗由50歐姆變?yōu)?0歐姆，發(fā)生負反射，A點(diǎn)反射電壓為-1.83V，該電壓到達B點(diǎn)，再次發(fā)生反射，反射電壓-1.83V。此時(shí)B點(diǎn)測量電壓為5.5-1.83-1.83=1.84V。 第3次反射：從B點(diǎn)反射回的-1.83V電壓到達A點(diǎn)，再次發(fā)生負反射，反射電壓為1.22V。該電壓到達B點(diǎn)再次發(fā)生正反射，反射電壓1.22V。此時(shí)B點(diǎn)測量電壓為1.84+1.22+1.22=4.28V。 第4次反射：。。。 。。。 。。。第5次反射：。。。 。。。 。。。 如此循環(huán)，反射電壓在A(yíng)點(diǎn)和B點(diǎn)之間來(lái)回反彈，而引起B點(diǎn)電壓不穩定。觀(guān)察B點(diǎn)電壓：5.5V->1.84V->4.28V->……，可見(jiàn)B點(diǎn)電壓會(huì )有上下波動(dòng)，這就是信號振鈴。
信號振鈴根本原因是負反射引起的，其罪魁禍首仍然是阻抗變化，又是阻抗!在研究信號完整性問(wèn)題時(shí)，一定時(shí)時(shí)注意阻抗問(wèn)題。 負載端信號振鈴會(huì )嚴重干擾信號的接受，產(chǎn)生邏輯錯誤，必須減小或消除，因此對于長(cháng)的傳輸線(xiàn)必須進(jìn)行阻抗匹配端接。 來(lái)源： 電子工程網(wǎng) |
