信号振铃是什么?如何产生的?
信号振铃怎么产生的?
信号的反射可能会引起振铃现象,一个典型的信号振铃如下图所示。
那么信号振铃是怎么产生的呢?
前面讲过,如果信号传输过程中感受到阻抗的变化,就会发生信号的反射。这个信号可能是驱动端发出的信号,也可能是远端反射回来的反射信号。根据反射系数的公式,当信号感受到阻抗变小,就会发生负反射,反射的负电压会使信号产生下冲。
信号在驱动端和远端负载之间多次反射,其结果就是信号振铃。大多数芯片的输出阻抗都很低,如果输出阻抗小于PCB走线的特性阻抗,那么在没有源端端接的情况下,必然产生信号振铃。
信号振铃的过程可以用反弹图来直观的解释。假设驱动端的输出阻抗是10欧姆,PCB走线的特性阻抗为50欧姆(可以通过改变PCB走线宽度,PCB走线和内层参考平面间介质厚度来调整),为了分析方便,假设远端开路,即远端阻抗无穷大。驱动端传输3.3V电压信号。我们跟着信号在这条传输线中跑一个,看看到底发生了什么?为分析方便,忽略传输线寄生电容和寄生电感的影响,只考虑阻性负载。(如下图为反射示意图)
第1次反射:信号从芯片内部发出,经过10欧姆输出阻抗和50欧姆PCB特性阻抗的分压,实际加到PCB走线上的信号为A点电压3.3*50/(10 50)=2.75V。传输到远端B点,由于B点开路,阻抗无穷大,反射系数为1,即信号全部反射,反射信号也是2.75V。此时B点测量电压是2.75 2.75=5.5V。
第2次反射:2.75V反射电压回到A点,阻抗由50欧姆变为10欧姆,发生负反射,A点反射电压为-1.83V,该电压到达B点,再次发生反射,反射电压-1.83V。此时B点测量电压为5.5-1.83-1.83=1.84V。
第3次反射:从B点反射回的-1.83V电压到达A点,再次发生负反射,反射电压为1.22V。该电压到达B点再次发生正反射,反射电压1.22V。此时B点测量电压为1.84 1.22 1.22=4.28V。
第4次反射:。。。。。。。。。
第5次反射:。。。。。。。。。
如此循环,反射电压在A点和B点之间来回反弹,而引起B点电压不稳定。观察B点电压:5.5V->1.84V->4.28V->……,可见B点电压会有上下波动,这就是信号振铃。
信号振铃根本原因是负反射引起的,其罪魁祸首仍然是阻抗变化,又是阻抗!在研究信号完整性问题时,一定时时注意阻抗问题。
负载端信号振铃会严重干扰信号的接受,产生逻辑错误,必须减小或消除,因此对于长的传输线必须进行阻抗匹配端接。
02
信号反射
信号沿传输线向前传播时,每时每刻都会感受到一个瞬态阻抗,这个阻抗可能是传输线本身的,也可能是中途或末端其它元件的。对于信号来说,它不会区分到底是什么,信号所感受到的只有阻抗。如果信号感受到的阻抗是恒定的,那么它就会正常向前传播,只要感受到的阻抗发生变化,不论是什么引起的(可能是中途遇到的电阻,电容,电感,过孔,PCB转角和接插件),信号都会发生反射。
那么有多少被反射回传输线的起点?
衡量信号反射量的重要指标是反射系数,表示反射电压和原传输信号电压的比值。反射系数定义为:
其中:Z1为变化前的阻抗,Z2为变化后的阻抗。假设PCB线条的特性阻抗为50欧姆,传输过程中遇到一个100欧姆的贴片电阻,暂时不考虑寄生电容电感的影响,把电阻看成理想的纯电阻,那么反射系数为:
信号有1/3被反射回源端。如果传输信号的电压是3.3V电压,反射电压就是1.1V。
纯电阻性负载的反射是研究反射现象的基础,阻性负载的变化无非是以下四种情况:阻抗增加有限值、减小有限值、开路(阻抗变为无穷大)、短路(阻抗突然变为0)。
2.1 阻抗增加有限值:
反射电压上面的例子已经计算过了。这时,信号反射点处就会有两个电压成分,一部分是从源端传来的3.3V电压,另一部分是反射电压1.1V,那么反射点处的电压为二者之和,即4.4V。
2.2 阻抗减小有限值:
仍按上面的例子,PCB线条的特性阻抗为50欧姆,如果遇到的电阻是30欧姆,则反射系数为ρ=(30-50)/(30 50)=-0.25,反射系数为负值,说明反射电压为负电压,值3.3V*(-0.25V)=-0.825V,此时反射点电压为3.3V (-0.825V)=2.475V。
2.3 开路:
开路相当于阻抗无穷大,反射系数按公式计算为1。即反射电压3.3V。反射点处电压为6.6V。可见,在这种极端情况下,反射点处电压翻倍了。
2.4 短路:
短路时阻抗为0,电压一定为0。按公式计算反射系数为-1,说明反射电压为-3.3V,因此反射点电压为0。
计算非常简单,重要的是必须知道,由于反射现象的存在,信号传播路径中阻抗发生变化的点,其电压不再是原来传输的电压。这种反射电压会改变信号的波形,从而可能会引起信号完整性问题。这种感性的认识对研究信号完整性及设计电路板非常重要,必须在头脑中建立起这个概念。
信号振铃是什么?如何产生的?相关推荐
- 信号完整性(四):信号振铃是怎么产生的
信号的反射可能会引起振铃现象,一个典型的信号振铃如图1所示. 图1 那么信号振铃是怎么产生的呢? 前面讲过,如果信号传输过程中感受到阻抗的变化,就会发生信号的反射.这个信号可能是驱动端发出的信号,也可 ...
- 信号完整性分析6——信号的振铃
信号的反射可能会引起振铃现象,一个典型的信号振铃如图1所示. 图1 那么信号振铃是怎么产生的呢? 前面讲过,如果信号传输过程中感受到阻抗的变化,就会发生信号的反射.这个信号可能是驱动端发出 ...
- 通信不稳定,信号反射问题?图解 过冲、下冲、振铃!解决方案。附:C#串口固件升级软件 V1.0.0-企业版
1.信号反射现象 信号传输过程中感受到阻抗的变化,就会发生信号的反射.这个信号可能是驱动端发出的信号,也可能是远端反射回来的反射信号.根据反射系数的公式,当信号感受到阻抗变小,就会发生负反射,反射的负 ...
- 学习笔记三:衍生兄弟——过冲和振铃
学习笔记三:衍生兄弟之过冲和振铃 先解释下过冲和下冲: 过冲(overshoot):通俗讲,一端到另一端,本来是一条很平整的马路,今天走着走着突然中间多了座山.(超过设定值) 下冲(undershoo ...
- 信号完整性七步曲:从PCB走线、信号反射到特性阻抗
信号完整性(一):PCB走线中途容性负载反射 很多时候,PCB走线中途会经过过孔.测试点焊盘.短的stub线等,都存在寄生电容,必然对信号造成影响.走线中途的电容对信号的影响要从发射端和接受端两个方面 ...
- 信号完整性分析系列2——什么是信号完整性及何时遇到
来源:于博士信号完整性研究网,转载请注明出处www.sig007.com. 一.什么是信号完整性 如果你发现,以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了,同样的设计,以前没问题,可是现在却无法工作,那 ...
- 信号完整性研究系列--什么是信号完整性
来源:于争博士<信号完整性研究>http://www.sig007.com 如果你发现,以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了,同样的设计,以前没问题,可是现在却无法工作,那么恭喜你, ...
- 信号反射原理及其典型应用
目录 序言 反射系数 信号上升时间与传播时延 电压反弹图计算模型 时域反射--TDR TDR激励源的设置 走线分支的影响评估 TDR仿真分析 小结 序言 如果信号沿着传输线传播时,感应到的瞬态阻抗发生 ...
- Altium Designer中进行信号完整性分析
Altium Designer中进行信号完整性分析 - Protel|AD|DXP论坛 - 电子技术论坛 - 广受欢迎的专业电子论坛! 在高速数字系统中,由于脉冲上升/下降时间通常在10到几百p秒,当 ...
最新文章
- POJ2536 二分图匹配
- python 修改模板对象的属性_django小技巧之html模板中调用对象属性或对象的方法...
- 蓝桥杯第八届省赛JAVA真题----字母组串
- go一个简单的爬虫(豆瓣)
- ArcGIS中Shapefile和Geodatabase坐标容差的问题
- SpringBoot学习笔记(2) Spring Boot的一些配置
- 西门子1212c 通过高速脉冲输出控制台达B2伺服电机
- JavaScript高级程序设计知识点汇总
- 推荐电视剧 大秦帝国之裂变 2008
- ubuntu18.04桌面美化及部分应用的安装
- snaker工作流核心表学习
- HPE主机根据磁盘序列号或位置确定Naa号
- 手机远程连接linux软件下载,远程连接linux服务器软件下载
- android qq底部菜单栏,怎么关闭手机QQ底部导航栏的“看点”?
- 记录1——stm32f411CEU6之点亮一盏LED灯+按键控制LED灯
- 博客系统项目:设计篇
- 【渝粤教育】电大中专电子商务网站建设与维护 (29)作业 题库
- [NOI2016]旷野大计算
- envi栅格图像镶嵌_envi图像镶嵌
- Docker(六)——使用 bind mounts
热门文章
- 嵌入式linux华清远见考试,嵌入式Linux小测及答案
- 一元多项式计算器C语言实现
- 【游戏仿真实验】Unity仿真蒲丰投针实验,丢针计算圆周率,丢了一百万次针得出的结果是...
- Python第六周作业
- 关于CultureInfo
- 计算机单元格数值不保留小数,EXCEL单元格数值实现真正保留2位小数的方法
- SCU - 4572 醉后不知天在水,满船清梦压星河【思维】
- H.265视频流媒体EasyPlayer播放器无法禁用自动播放的问题修复
- 【Mac软件推荐】10个你不能没有的Mac菜单栏应用程序
- Messaging短信源码导入AndroidStudio