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标题: [请教版主]传输线入口处的电压Vi及反射系数在SI和RF两套理论里的公式差异？ [打印本页]
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-16 10:50
标题: [请教版主]传输线入口处的电压Vi及反射系数在SI和RF两套理论里的公式差异？
本帖最后由 fishplj2000 于 2013-8-16 10:55 编辑 3 z2 m) L+ \- k% i
6 @! w% r. s8 g+ u& T" R
传输模型结构：) l3 I3 p, I5 |: C
              源(Zg) ----》   传输线(Zo)   -----》负载(ZL)) z: j. L% [6 F  D# S" Y
                 Vs                      Vi                          Vo
+ Z$ H: n3 b9 z% W关于传输线入口处的反射及电压Vi的计算，在信号完整性和微波理论里，计算公式有些差异。
9 L7 Y4 o- t6 b" J1 f: X( @2 B' n+ X/ h* G0 T
从信号源出发的信号每次进入传输线时，输入电压计算：
4 D; o: S6 _& S0 s" U; S& P信号完整性里面：
- E4 K6 C/ L: |8 v$ h, l8 {       公式1：        Vi= Vs* Zo/(Zo+Zg)        无视传输线后端的情况% L) C( |& L  f3 d  `# _
微波理论：: |* B8 T) v; v# w1 D. S( Z
        公式2：       Vi=Vs* Zin/(Zin+Zg)   其中，Zin为传输线(Zo，长度)和负载(ZL)的合成输入阻抗( H. M  L( a8 ^2 r0 s- c! l

. r; U  F7 U+ T! B- @. Y  a0 X在ADS里面仿真，传输线input端阻抗确实是传输线(Zo)与负载(ZL)的合成阻抗Zin，按照道理来说，Vi应该是按照公式2计算；) y$ H  P+ Q; u5 t3 _5 u% t% f
可实际情况是，Vi是按照公式1来计算的！* M/ ?+ k3 N! @# f
  仿真结构：         Zg=50 ，  Zo=50(1/4波长传输线)    ,    ZL=30      : X! t" O+ D  X  u; X$ w
  激励信号：         Vi=1V阶跃信号
  T$ e* e% Y2 W/ O# C/ O  测试结果：          Zin= Zo^2/30 =83.3     Reflective Ratio = 0.25 = (Zin-Zg)/(Zin+Zg)$ Q0 n2 `5 |& ~; `' G% R" ^
                          可是瞬时电压  Vi=0.5V ， 符合 Vs* Zo/(Zo+Zg)  ，并不是 Vs* Zin/(Zin+Zg), ?% ?3 m: s# P1 l8 d
为什么？如何理解？ 或者说，这两个公式的应用差异在哪？
$ }" a5 H" Y7 A( }: d# |
- g3 q1 u! r% o9 N: y: W# u   S# U6 w6 X0 v6 p
! ^" P! y' v* \: \
% x! O# O$ E: A, {7 t

* n9 G. ~/ J2 a6 s5 }

传输线负载和源端反射_计算图示_信号完整性.gif (92.71 KB, 下载次数: 16)

传输线负载和源端反射_计算图示_信号完整性.gif
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-16 17:20
请见不同输入信号下，Vi的输出，用ADS仿真
/ ]9 U) S0 q, ?7 u
作者: Xuxingfu    时间: 2013-8-17 11:42
本帖最后由 Xuxingfu 于 2013-8-18 22:07 编辑
1 t8 p0 @& c2 c2 Z" j
2 \/ r( k9 G8 L9 E/ }* j楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...
' z: d5 |. a& ]6 Q
3 A6 [1 R! f$ l首先射频和数字电路信号完整性的理论从来都是一套，SI/PI其实都是建立在射频微波电磁场理论基础之上的。
0 F* r  X/ U* D0 c' L1 U/ d6 S6 z; C  m( c- q
一个理论比较好的SI工程师，有射频微波基础比较好。
9 k. u' O+ M' X1 P) g3 a/ o5 w( K$ w) ?
射频理论里面的传输线理论其实也考虑和适用的数字电路情况，只是关注点不一样。7 T" c' X7 [* q8 e- A. b% h
: x, e7 F4 |4 ]% o$ {& a
（1）射频传输线结构复杂，有各种形式耦合线，滤波器，功分器，微带巴伦等，而数字电路是信号复杂，结构就单端和差分；$ c# `$ }  }6 X5 ]
( M. X/ J4 I4 p! Z$ Y) R6 F; F
（2）射频关注稳态，数字关注瞬态。% s" {/ I. l. I$ [3 e. r
$ T! g2 V  K0 W8 I; @3 w% m7 {
（3）射频关注功率，数字关注电压。) a) x( `/ m+ w6 @& ^1 |
4 i2 D. v  ^- b9 p
（4）射频用LC匹配，数字用电阻匹配。* T0 p0 E8 t/ X/ i- }
- h. t# z+ L" b
; b. X2 d$ K% k
1. 公式1为瞬态的，也就是TDR的原理。电压一次的波形。
2 ^: T: q. Z' W  A  x+ `! b$ L7 n2.公式2是稳态的，电压第一次，第二次，第N次的波形叠加。; k0 }* d% [8 ?5 E: d5 n, {5 l+ q) D
也可以这样说，公式2其实是包含公式1的状态.
% n+ C* m, H( f; t" [+ ]0 r. J
7 X) }) l* @9 t关于公式的适用性，我们一般的公式都是讨论正弦波状态，如下结果验证也适合阶跃和方波情况。
7 b( O, {+ k/ r" J
9 `3 W8 O% E% m- r* E' B1. 正弦波，公式1，2计算都是OK的，Vi的波形起初是0.5V, 2.5ns后受到后面电路影响变为0.625V,也就是2.5ns以后出现了反射波叠加。) R2 z# W7 q1 v2 r6 G6 R$ i8 K6 c) H
+ q6 o( S" y2 e$ o
2.阶跃信号不匹配会出现过冲，幅度也会下降或上升，这要看反射系数的正负情况。
! l1 \/ W& A& u8 E, E1 ^$ k  j9 F2 ^, w* E+ V' z7 }) f7 R3 v7 `
0.357V=0.5-0.1255 @' E; z  v6 {% N' }5 r# L$ X7 }% }
/ U& s$ }9 H0 \- S! v- y( L
稳定前过冲的波形和幅度值都会后很多种情况，如果E足够长，过冲会到0.5V, 求解比较复杂，需要傅里叶分解信号后叠加。
" I; w  j$ g; p- K: V7 L& I7 ^" @+ |& H# m
* b) _1 _: K: ?* M$ [- L; A

: `# H: c: ~$ E3.方波信号，你的问题就是这个疑问，为什么m1m2相等？7 b% a1 [3 @4 p# ^

, u: K3 I: c7 X/ G其实波形下边幅度已经畸变，正常的是0，反射后，方波起点-0.125，0.5+0.125=0.625，
, v2 D' E" v8 H3 f8 P2 ~, R
6 O! i1 y6 }3 B  x4 Z* _方波的起点为正或者负，这个跟RL和Z0大小有关。Γin=(ZL-Z0)/(ZL+Z0)，也是就是反射系数有可能为正，也有可能为负。# y9 i4 G  V3 g8 v

4 _& B" g& N* ^; B
2 D/ f& {# @& w& H
& Z- X) i; a" W" d0 m( W1 C: ^如果你设置为2G或你把E=90, 改为140不匹配的时候，会非常明显，波形如下：
8 Y9 ^: O& J& y( O8 W" T. y+ N+ T
9 ^; {- |8 A2 H- H$ U8 Y0 y " }9 w* L: Q' V$ Z2 o+ w
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-20 09:39
Xuxingfu 发表于 2013-8-17 11:42
9 A& @5 s/ k3 A! z4 o楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...8 g: s! y5 u0 ?$ o8 L9 y3 Y" f

( [- y. Y6 C3 J! d$ k! y. Z首先射频和数字电路信号完整性的理 ...
- f* }# u. N* j. k, D. t
非常感谢版主热情、细致的回复与专业的解答+ b3 _; I  j5 Q' E5 D9 t
版主真是太好了，{:soso_e179:} 超赞一个{:soso_e113:}
作者: fishplj2000    时间: 2013-8-23 08:54
Xuxingfu 发表于 2013-8-17 11:42- }( x7 E7 U- r
楼主的问题问的很经典，很好，但是指定版主回答, 鸭梨山大, 哈哈...) L# j" B& E  |  d. _
+ _1 j) {* A5 u) Q& U  N" B: x
首先射频和数字电路信号完整性的理 ...
  E  p- ~2 [" V0 g6 D
再请教斑斑一个疑问：. C0 j7 m" s1 F' I! i5 N9 P
       在射频书里面，Vin是入射波Vin+和反射波Vin-的迭加合成信号，Zin是Vin+和Vin-共同看到的阻抗，Vin-是来自于负载，所以Vin除了看到Zo外，还看到了ZL，即所谓的合成阻抗Zin。
6 ~/ z, H% ~0 {# B5 f; z. x8 T        射频关心高频模拟信号，而SI关心高速数字信号! a2 V5 N2 ~  M3 l
        数字信号关注上升沿和下降沿，电路只要不产生逻辑误判就行，可能第1~n个bit上升沿都没有碰到反射回的脉冲信号，但总有第n+1个bit上升沿会遇到并迭加反射脉冲，那么第n+1个bit后的脉冲数据的发射端就感受到负载的影响了，相当于同时看到了Zo和ZL
作者: Xuxingfu    时间: 2013-9-2 23:15
本帖最后由 Xuxingfu 于 2013-9-2 23:17 编辑
! g7 z$ O" Q. f1 T" l+ @- D/ Q
* h4 o1 M6 p1 a/ l! G5 B5 X对于1G方波信号，分解频率为多次谐波，如果电路是匹配的，那么1  3  5..谐波也是匹配的，Zin是相同的额。5 J+ X2 N, H3 z2 M5 `
! z# e) c3 F  ~/ ?/ G  Y/ p+ z) Q
如果不匹配，各个谐波频率点的Zin是不同的，组成上升沿的各个谐波感受到的阻抗是不同的。



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