本文主要内容
本文主要描述阻抗突变对信号产生的影响
**摘要:**如果信号沿着连接线传播时,受到的瞬时阻抗发生变化,则有一部分信号将发生反射,另一部分发生失真并传播下去。
**影响:**反射和失真会造成信号质量下降,引起信号电平下降可能会超过噪声容限,造成误触发。
**产生阻抗的地方:**连线的拐角、过孔、T型结构、接插件、还有封装的引脚。
阻抗处发生的反射
信号线沿着传输线时,它在线路上的每一步,都有相应的瞬态阻抗。如果某一处的阻抗发生了变化,会有一部分信号沿着原传播方向相反的方向反射,并且会叠加在入射波上,另外一部分将继续传播,幅值会有所改变。
如下图所示,
信号从左边的Z1阻抗区域变化到Z2阻抗区域时,反射信号与入射信号的比值称为反射系数,
反射系数用下式表示:
例如,如果1V信号从阻抗50欧姆的区域进入75欧姆的区域时,反射系数为(75-50)/(75+50)=20%
反射电压为1.2V。
**注:**上例中无论波形是什么样的,只要遇到分界面,波形的各个部分都20%被反射回去。
传播的方向:
在突变处产生的反射波形,将会叠加在第一个波形上,并沿着源端传输,幅值等于反射系数乘以入射电压的幅值。
当Z1>Z2时,反射系数为负,反射电压也是负电压,该负电压行波将返回到源端。电阻两端的电压总是小于入射电压。
如下图为信号从50欧姆的区域1到区域2的各种阻抗的反射系数
上图简单理解:一根平滑的水管,水流是稳定的,对应信号是稳定的。但是水管突然变窄,这个时候水流流速变快了,对应阻抗变大,反射系数为正,说明反射信号与入射信号同向,此时的通过的信号为反射值和入射值得叠加。如果水管突然变宽了,这个时候水流流速变缓了,对应阻抗变小,反射系数为负,反射电压与入射电压反向,此时通过的信号为入射电压减去反射电压的大小。
传输系数用下列式子表示
计算方法和之前的一样。
反射产生的原因:
目前没有合理科学的解释:目前的解释就是,如果想让整个系统协调稳定,在阻抗为Z1的区域中,产生了一个反射回源端的电压,唯一的目的就是吸收入射信号和传输信号之间不匹配的电压和电流。
当内阻小于传输线的特性阻抗时,源端出现负反射,就会引起振铃现象。下图电压比1V高的原因是,电路中的传输线出现了谐振。如下图所示。
理解反射信号的大小图