关于信号反射的讨论

Griffin

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他元件的。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，那么他就会正常向前传播，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，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：
8 y8 |2 z  s  n
9 {5 p$ f9 v2 j% g其中Z1为为变化前的阻抗，Z2为为变化后的阻抗。
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：
8 E4 K# U: G1 V* [' ~. g$ s1 i   
，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。
, U2 ?0 \$ Q. _( ~$ R  O* _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）。
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，另一部分是在反射电压1.1V，那么反射点处的电压为二者之和，即4.4V。
* c; g/ p/ t. W/ V4 i0 |阻抗减小有限值：

2 Q2 L7 I6 N1 |) q. x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   

，反射系数为负值，说明反射电压为负电压，值为   

此时反射点电压为3.3V+（-0.825V）=2.475V。
: y0 p4 p1 j" n- N9 f7 g9 k4 W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。
3 {( ?* ], j2 G$ G4 Y短路：
3 a1 C6 i1 R0 {% W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。

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很好的讲解了反射系数

CCEDA

讲解很详细，谢谢群主！