高速数字信号的反射分析.ppt

高速电路信号完整性分析与设计 电子工业出版社教材 配套电子教案 第四章 高速数字信号的反射分析 l信号反射的机理 l产生反射现象的因素 l抑制反射的一般方法 信号反射的机理 l反射的基本概念 反射就是在传输线上的回波。 (1)当信号在传输过程中碰到比目前阻抗高的阻抗时， 会发生正向反射，使信号边沿的幅度增加，信号边 沿出现过冲。 (2)当信号在传输过程中碰到比目前阻抗低的阻抗时， 会发生负向反射，使信号边沿的幅度减小，信号边 沿出现台阶，即欠冲。 反射的基本概念 图4.1 存在反射现象的信号波形 反射的基本概念 图4.2 理想传输线模型及相关参数 反射的基本概念 图4.3 传输线反射的例子 反射的基本概念 图4.4 通过UltraCAD传输线仿真器观察到的反射现象 网格图和线性负载反射 网格图(也称为反弹图)是用于描述带线性 负载的传输线上多次反射的方法。 如果传输线开路，线上的反射最终使电压 稳定为源端电压Vs。然而，如果传输线终接电 阻Rt，则稳态电压为 网格图和线性负载反射 图4.5 用于计算传输线多次反射的网格图 Bergeron图和非线性负载反射 Bergeron图是另一种用于描述传输线多次 反射的方法。当系统中存在非线性负载或源时 ，用Bergeron图来替代网格图。 注意：当源或负载中任何一个呈现非线性I-V 特 性曲线时，将使用Bergeron图计算传输线 的反射。对于数字信号来说，反射的结果表现 为上升沿、下降沿的振铃和过冲。 Bergeron图和非线性负载反射 图4.6 用于计算非线性负载多次反射的Bergeron图 欠载传输线 当传输线的特性阻抗Z0小于源端的阻抗 Zs时，定义传输线为欠载传输线。 图4.8 欠载传输线的实际电路模型 过载传输线 当传输线阻抗Z0大于源端阻抗时，源端的反射 系数将为负数，这将产生“振铃”效应 。 图4.10 过载传输线的实际电路模型 过载传输线 当两条传输线不等长时，一段的反射将与另一段的反 射不同相，将使反射波形图复杂化 。 图4.12 传输线不等长时的实际电路模型 产生反射现象的因素 l上升时间对反射的影响 l串联传输线的反射影响 l短分支传输线的反射影响 l容性分支在传输线中间引起的反射影响 l拐角和通孔的影响 l载重线的反射影响 l电感性间断的影响 抑制反射的一般方法 常用布线时的端接拓扑结构： l点到点(Point-to-Point) l菊花链(Daisy Chain) l星型(Star) l远端分支(Far-end Cluster) l周期性负载(Periodic Loading) 抑制反射的一般方法 单端端接技术 ： l并行端接 图4.34 简单的并行端接 图4.35 戴维南并行端接 图4.37 并行AC端接 图4.36 主动并行端接 图4.38 肖特基二极管端接 l串行端接 图4.39 串行端接 抑制反射的一般方法 多负载端接技术 ： l如果多个负载之间的距离较近，可通过一条传 输线与驱动端连接，负载都位于这条传输线的 终端，这时只需要一个端接电路。如图4.40所 示。 l如果多个负载之间的距离较远，需要通过多条 传输线与驱动端连接，这时每个负载都需要一 个端接电路