信號反射現(xiàn)象

信號傳輸過程中感受到阻抗的變化，就會發(fā)生信號的反射。這個信號可能是驅(qū)動端發(fā)出的信號，也可能是遠(yuǎn)端反射回來的反射信號。根據(jù)反射系數(shù)的公式，當(dāng)信號感受到阻抗變小，就會發(fā)生負(fù)反射，反射的負(fù)電壓會使信號產(chǎn)生下沖。信號在驅(qū)動端和遠(yuǎn)端負(fù)載之間多次反射，其結(jié)果就是信號振鈴。大多數(shù)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(chǎn)生信號振鈴。關(guān)于阻抗匹配，可以參考此文：如何進(jìn)行阻抗匹配?

什么是過沖(overshoot)：過沖就是第一個峰值或谷值超過設(shè)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(hù)二極管工作，導(dǎo)致過早地失效。過分的下沖能夠引起假的時鐘或數(shù)據(jù)錯誤(誤作)。

過沖非常相關(guān)的是振鈴，它緊隨過沖發(fā)生，信號會跌落到低于穩(wěn)態(tài)值，然后可能會反彈到高于穩(wěn)態(tài)，這個過程可能持續(xù)一段時間，直到穩(wěn)定接近于穩(wěn)態(tài)。振鈴持續(xù)的時間也叫做安定時間。振蕩(ringing)和環(huán)繞振蕩(rounding)的現(xiàn)象是反復(fù)出現(xiàn)過沖和下沖。

抑制信號反射等電路設(shè)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(lián)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(jù)著極其重要的地位。

審核編輯：湯梓紅