高速电路传输线反射问题的与解决研讨.doc

武汉理工大学 班级：___电子与通信工程153班_____ 姓名：_________ ___________ 学号：________1049731503239_______ 教师：____ ____________ 高速电路传输线反射问题分析与解决 （武汉理工大学信息工程学院，武汉，430070） 摘要：高速数字信号的传输线反射问题是影响现代数字电路设计的重要原因因素之一，严重的反射将破坏信号的完整性，并引起过冲现象，从而出现错误的数字逻辑和影响电路上元器件的正常使用。本文重点的分析高速电路中信号反射产生的原因，和给出解决反射问题的方案。 关键词：传输线；反射；解决方案 Abstract: Reflection high-speed digital signal is an important factor affecting the modern digital circuit design, serious reflection would undermine the integrity of the signal, and cause overshoot phenomenon, which appears erroneous digital logic and destruction devices. This paper analyzes in detail the causes of signal reflections and phenomena, and give a reflection solution. Keyword: Transmission line；reflection； solution 理想传输线L被内阻R0的数字信号驱动源VS驱动，传输线的特性阻抗为Z0，负阻抗为Rl。理想的情况是当且仅当R0=Z0=RL时，传输线的阻抗是连续的，不会发生任何反射，但能量一半消耗在源内阻R0上，另一半消耗在负载电阻RL上。如果负载阻抗大于传输线的特性阻抗，Z0RL那么负载端多余的能量就会反射回源端，由于负载端没有吸收全部的能量，称为欠阻尼。如果负载阻抗小于传输线的特性阻抗，即Z0RL，负载试图消耗比当前源端提供的能量更多的能量，称为过阻尼。欠阻尼与过阻尼都会产生反向传播的波形，某些情况下在传输线上会形成驻波。当Z0=RL时，负载完全吸收到达的能量，没有任何信号反射回源端，称为临界阻尼。从系统的设计与实现来看，由于临界阻尼情况很难满足，所以最可靠适用的方式是轻微的过阻尼，因为这种情况下没有足够的能量反射回源端。 负载端阻抗与传输线阻抗不匹配会发生在负载端，反射一部分信号回源端，反射电压信号的幅度由负载反射系数ρ决定，见下式： ρ=（RL-Z0）/（RL+Z0） （1.1） 上式中，ρ称为负载电压反射系数，其定义是反射电压与入射电压之比。 由（1.1）可知，-1ρ1，当RL=Z0时，ρ=0，将不会产生反射。即只要根据传输线的特性阻抗进行终端匹配，就能消除反射。从原理上说，反射滤波的幅度可以大到入射电压的幅度，极性可正可负。当RLZ0时，ρ0，处于过阻尼状态，反射滤波极性为负；当RL0时，ρ0处于欠阻尼状态，反射波极性为正。 如果传输线由两段不同特性阻抗的传输线组成，则连接点处也会产生信号的反射。传输线上出现的分叉点就是这样一个阻抗不连续点。反射信号产生的原因有，过长的走线；未被匹配终端的传输线，过量电容或电感以及阻抗失配。 当信号在终端处的阻抗不连续点被反射时，信号的一部分将反射回源头。当反射信号到达源头时，若源头端阻抗不等于传输线阻抗就会产生第二次反射。因此若传输线的两端在阻抗不连续的情况下，信号将在驱动线路和接收线路之间来回反射。信号反射波因传输线的损耗将最后达到直流稳态。 2.产生反射现象的因素 产生反射现象的原因的因素有信号上升沿时间、传输线的端接、短分支节线、容性分支节线、拐角和通孔、载重线、电感性间断线等。 2.1上升时间对反射的影响 当上升时间变得大于传输线延迟时间的两倍时，传输线为短线，上升时间对波的形状不会存在影响。因为信号到达负载端时，产生了反射，反射信号回到源端，但是此时源端的信号正处于上升阶段，这样的反射会在信号缓慢的上升过程中被吸收掉，从而不会影响信号电平的幅值。但是如果上升时间小于传输线延时时间的两倍时，上升时间开始会对波的形状产生重要影响。 2.2串联传输线的反射影响 通常，电路板上走线的宽度必须被压缩，因为它可能经过通孔或在密集区域的周围布线。如果走线的宽度有一小段发生变化，特性阻抗就会改变，一