信號反射問題與相關電路設計技巧

信號反射現象

信號傳輸過程中感受到阻抗的變化，就會發生信號的反射。這個信號可能是驅動端發出的信號，也可能是遠端反射回來的反射信號。根據反射系數的公式，當信號感受到阻抗變小，就會發生負反射，反射的負電壓會使信號產生下沖。信號在驅動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走線的特性阻抗，那么在沒有源端端接的情況下，必然產生信號振鈴。

什么是過沖(overshoot)：過沖就是第一個峰值或谷值超過設定電壓——對于上升沿是指最高電壓而對于下降沿是指最低電壓。

什么是下沖(undershoot)：下沖是指下一個谷值或峰值。過分的過沖能夠引起保護二極管工作，導致過早地失效。過分的下沖能夠引起假的時鐘或數據錯誤(誤作)。

過沖非常相關的是振鈴，它緊隨過沖發生，信號會跌落到低于穩態值，然后可能會反彈到高于穩態，這個過程可能持續一段時間，直到穩定接近于穩態。振鈴持續的時間也叫做安定時間。振蕩(ringing)和環繞振蕩(rounding)的現象是反復出現過沖和下沖。

抑制信號反射等電路設計技巧

如果時鐘信號鏈路比較長，為了解決信號反射問題，會在時鐘輸出信號上串接一個比如22或者33歐姆的小電阻。

而且隨著電阻的加大，振鈴會消失，然而信號上升沿不再那么陡峭了，串聯電阻是為了減小反射波，避免反射波疊加引起過沖。

這個解決方法叫阻抗匹配，阻抗在信號完整性問題中占據著極其重要的地位。

審核編輯：湯梓紅