传输线与反射(六)

news2024/9/20 8:15:14

只要信号遇到瞬时阻抗突变,就会发生反射。反射信号的量值由瞬时阻抗的变化量决定,将反射电压与入射电压的比值称为反射系数,可以用如下公式计算:

反射是造成单一线网络中所有信号质量的问题根源。为减小影响,需要做到以下几点:

  1. 使用可控阻抗互连;
  2. 传输线两端至少有一个端接匹配;
  3. 选择布线拓扑结构,使多分支的影响最小化;
  4. 让几何结构的任何突变都最小化。

阻性负载反射

阻性负载根据端接的不同反射有3种特殊的典型情况:

  1. 传输线的终端开路,反射系数为1,1V的信号反射后,反射电压为1V,最终电压变为2V
  2. 传输线的终端短路,反射系数为-1,1V的信号反射后,反射电压为-1V,最终电压变为0V
  3. 传输线的终端阻抗匹配,反射系数为0,1V的信号不发生反射,最终电压保持为1V.

反射波形

反射波形,可以使用精典的反弹图进行计算得到,一般也可以通过SPICE电路仿真得到,下面使用LTspice对反射波形的仿真情况。

仿真条件:信号电压幅度为1V,上升沿时间为0.1ns到1.5ns分别进行仿真。

一般在设计电路板时都会采用可控阻抗的互连,但是往往有在以下场景,信号仍会遇到阻抗突变:

  1. 传输线的两端
  2. 封装上的引线
  3. 输入门电容
  4. 信号层之间的转换过孔
  5. 信号线的拐角
  6. 信号线或过孔桩线
  7. 信号线的分支
  8. 测试点焊盘
  9. 返回路径上的间隙
  10. 扇出区的NECK走线
  11. 线的交叉

多长的走线需要端接

根据经验规则,当传输线的时延超过上升沿时间的20%,振铃会引起问题,所以得到以下公式:

当线长在数值上小于上升时间时,传输线的终端可以不做端接。注意单位:in ~ ns , mil ~ ps

但是,随着信号速率越来越高,信号的上升时间越来越短。对于高速接口,几乎所有的连线都越过了上面的限制,所以都需要进行端接。

一般的端接策略

振铃是由源端到远端的阻抗突变、两端之间不断的多次反射引起,所以如果能至少在一端消除反射,就能减小振铃噪声。

一个驱动器驱动一个接收器的情况称为点到点的拓扑结构,以下是这种结构常用的端接方法:

源端串联端接:最常用的端接方法,串联电阻与驱动器内阻之和需要等于传输线阻抗。但由于PCB布局面积,仅在很少的地方使用。

远端并联端接:高速接口(如DDR SERDES)常用的端接方法,端接电阻大小需要接近传输线阻抗,但由于电阻并接到地,会有额外的功耗存在,并且会造成定程度的高电平降低。

远端戴维南端接:在DDR上较为常见,两个电阻的并联需要近接传输线的阻抗。其解决了远端并联端接会影响到电平的问题。但由于需要两个器件,它的使用受到PCB布局面积的制约,同时由于其与远端并联相对功耗较大。

远端RC端接:减决了并联端接的电流消耗问题,端接电阻需要等于传输线的阻抗。一般电容取0.1uF。但是由于RC电路会造成信号上升沿变缓,所以其实际取值要特别注意。

几种PCB上常见的反射问题

1. 短串联传输线反射

在PCB上的走线,常常会需要穿过过孔区,或元件密集区。此时线宽变窄,阻抗会变大。下面是短线阻抗不同大小的反射情况。

可以看到,两段传输线中间的传输段如果阻抗变小,波形会首先下陷;如果中间阻抗变大,波形会首先上突。突变段的前后两段会影响上突或下陷出现的延迟时间。

如果当波形的下突到达电平的90%为限制,认为不会影响信号的正常接收的话。那以阻抗中间段的阻抗突变只要满足如下条件,可以认为其无影响。

突变段的长度应小于信号上升边,要注意其对应单位(in~ns mil~ps)。

2. 短并联传输线的反射

在PCB上的走线,有时会有一些短的分支,就称其为分支,这种结构在封装设计的过程中会遇到这种问题。

从上图可以看到,中间的桩线会引起信号振铃,波形会有较大的下陷。使用以下公式可以进行初步判断其量否影响最终的信号质量。

其桩线长度应于小信号的上升边沿。

3. 容性终端的反射

在所有接收器的输入上都有门级输入电容,一般在3pF,在IBIS模型里,一般将其记为C_comp。由于电容的充电效应,会使得上升沿变缓。

4. 走线中途容性负载的反射

PCB上的测试焊盘、过孔、封装引线,互连中间的短桩线,都起着集总电容器和作用。

走线中途电容对于终端信号的第一位影响就是接收端会产生下冲噪声,而第二位的影响就是远端信号的接收时间被延迟。

5.  信号走线拐角和过孔的影响

信号走线的90度拐角,其额外增加了线宽,如同一个容性突变。其引起了信号的反射和传输信号的时延。

对于拐角处电容的可以使用如下公式进行估计:

使用阻抗线进行计算,一般常用线宽在5mil左右,可以计算得其一个拐角的电容量大约为10fF。其对于信号边的累加延时约为0.25ps。其不太可能对信号完整性产生影响。若拐角处的电容在达到pF级别的话,其信号线的宽度则需要在100mil以上了。

过孔残桩通常会引入额外的电容量,其电容的大小由孔的尺寸,反焊盘大小,表底层焊盘大小,桩线长度都有关系。由于电容效应的作用,其阻抗一般会小于,大于在。

6. 有载线

当导线上分布多个容性负载(多个DDR颗粒),会引起信号失真,信号上升边会退化,将这种传输线称为有载线。若负载电容之间的间距小于信号上升边的空间延伸,那个容性反射会相互抵消。

当上升边大于电容之间的时延时,会使传输线的平均阻抗下降。

随着导线特性阻抗的降低,用于端接匹配的电阻也应随之降低。或将有分布电容的区域内,通过减小线宽,使无载阻抗变大。使最后的效果可以使有载线的阻抗比较接近于期望的阻抗值。

7. 感性突变的反射

在实际的应用中,传输结构的中间不要避免的会感性器件串联(例如:连接器,换层过孔)

传输线上允许的最大电感量可以使用如下公式计算:

通过计算,有这样一个经验法则:导线上可容许的最大额外回路电感(nH)为上升边(nS)的10倍。

为了消除电感的影响,可以在电感两侧增加电容来进行补偿。

其中,大容的大小可以使用下面公式进行计算:

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1480691.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

海豚调度DolphinScheduler入门学习

DS简介: DolphinScheduler 是一款分布式的、易扩展的、高可用的数据处理平台,主要包含调度中心、元数据管理、任务编排、任务调度、任务执行和告警等模块。其技术架构基于 Spring Boot 和 Spring Cloud 技术栈,采用了分布式锁、分布式任务队列…

考研机试C++题目精选

更多内容会在godownio.github.io更新 算法练习(C代码) 考研上机或C语言代码笔试准备,暨大机试原题letcode牛客中南大等高校机试 快速幂算法 题目:输入一个整数 n ,求 n^n 的个位数是多少。 快速幂算法:…

【算法】长短期记忆网络(LSTM,Long Short-Term Memory)

这是一种特殊的循环神经网络,能够学习数据中的长期依赖关系,这是因为模型的循环模块具有相互交互的四个层的组合,它可以记忆不定时间长度的数值,区块中有一个gate能够决定input是否重要到能被记住及能不能被输出output。 原理 黄…

B端系统:导航机制设计,用户体验提升的法宝

Hi,大家好,我是贝格前端工场,从事8年前端开发的老司机。很多B端系统体验不好很大一部分原因在于导航设计的不合理,让用户无所适从,大大降低了操作体验,本文着重分析B端系统的导航体系改如何设计&#xff0c…

android零基础入门,零基础入门android

工欲行其事,必先利其器 1.B4A B4A是Android的基础版,这是一种可简化编程的Android的应用程序开发工具。这是一个IDE,可以允许开发者使用Basic语言来创建Android移动应用。Basic语言是一种过程化编程语言,因为其简单易学&#xff…

SCA软件成分同源分析-代码匹配技术

被检项目源代码的识别在多个语言解析器的支持下工作,根据不同匹配算法,可以计算与特征值索引数据库的匹配情况。针对强匹配算法,源代码的特征值必须与索引数据库的特征值一致,才可认为是该开源组件;针对非强匹配算法&a…

快速批量检测paypal账号

在跨境电商中,通常用多个paypal来收款,但是paypal账号经常会被封禁,如何快速查看paypal账号是否正常,成为跨境电商一个难题。 发现一个工具网站,可以试试

从预训练到通用智能(AGI)的观察和思考

1.预训练词向量 预训练词向量(Pre-trained Word Embeddings)是指通过无监督学习方法预先训练好的词与向量之间的映射关系。这些向量通常具有高维稠密特征,能够捕捉词语间的语义和语法相似性。最著名的预训练词向量包括Google的Word2Vec&#…

写作软件,批量写作文章的软件

在信息爆炸的时代,写作软件成为许多人提高效率、优化内容的利器。本文将介绍6款不同的写作软件,以及知名的147GPT生成工具和文心一言AI生成软件,它们不仅可以帮助用户快速生成原创文章,还支持全自动SEO优化,提升文章在…

无字母数字rce总结(自增、取反、异或、或、临时文件上传)

目录 自增 取反 异或 或 临时文件上传 自增 自 PHP 8.3.0 起,此功能已软弃用 在 PHP 中,可以递增非数字字符串。该字符串必须是字母数字 ASCII 字符串。当到达字母 Z 且递增到下个字母时,将进位到左侧值。例如,$a Z; $a;将…

GaussDB跨云容灾:实现跨地域的数据库高可用能力

背景 金融、银行业等对数据的安全有着较高的要求,同城容灾建设方案,在绝大多数场景下可以保证业务数据的安全性,但是在极端情况下,如遇不可抗力因素等,要保证数据的安全性,就需要采取跨地域的容灾方案。 …

专访win战略会任志雄:澳门旅游业复苏 挖掘游客消费潜力

南方财经:各个国家地区的客商都有不同文化背景和消费习惯,应如何更好吸引外地客商来澳门? win战略会任志雄:首先,周边国家的市场潜力都非常大,包括韩国、日本、越南和印度。 这些年来,这些国家的经济增长都很高,居民的出游比重也在持续增加,如果他们国家的居民把澳门作为一个重…

计算机专业大学生的简历,为何会出现在垃圾桶

为什么校招过后垃圾桶里全是简历,计算机专业的学生找工作有多难? 空哥这么跟你说吧,趁现在还来得及,这些事情你一定要听好了。 第一,计算机专业在学校学的东西是非常有限的,985211的还好,如果…

HS6621Cx 一款低功耗蓝牙SoC芯片 应用于键盘、鼠标和遥控器消费类产品

HS6621Cx是一款功耗优化的真正片上系统 (SOC)解决方案,适用于低功耗蓝牙和专有2.4GHz应用。它集成了高性能、低功耗射频收发器,具有蓝牙基带和丰富的外设IO扩展。HS6621Cx还集成了电源管理功能,可提供高效的电源管理。它面向2.4GHz蓝牙低功耗…

Spring AI上架,打造专属业务大模型,AI开发再也不是难事!

Spring AI 来了 Spring AI 是 AI 工程师的一个应用框架,它提供了一个友好的 API 和开发 AI 应用的抽象,旨在简化 AI 应用的开发工序。 提供对常见模型的接入能力,目前已经上架 https://start.spring.io/,提供大家测试访问。&…

第二节 数学知识补充

一、线性代数 向量的 L 2 L_2 L2​范数(Euclidean范数/Frobenius范数)&矩阵的元素形式范数 向量的 L 2 L_2 L2​范数: ∣ ∣ x ∣ ∣ 2 ( ∣ x 1 ∣ 2 ⋯ ∣ x m ∣ 2 ) 1 2 ||x||_2(|x_1|^2\cdots|x_m|^2)^{\frac12} ∣∣x∣∣2​(∣…

【Java项目介绍和界面搭建】拼图小游戏——添加图片

🍬 博主介绍👨‍🎓 博主介绍:大家好,我是 hacker-routing ,很高兴认识大家~ ✨主攻领域:【渗透领域】【应急响应】 【Java】 【VulnHub靶场复现】【面试分析】 🎉点赞➕评论➕收藏 …

LLM 聊天对话界面chatwebui 增加实时语音tts功能

类似豆包聊天,可以实时语音回复 1、聊天界面 streamlit页面 参考界面:https://blog.csdn.net/weixin_42357472/article/details/133199866 stream_web.py 2、 增加实时语音tts功能(接入melotts api服务) 参考:https://blog.csdn.net/weixin_42357472/article/detai…

解决GitHub无法访问的问题:手动修改hosts文件与使用SwitchHosts工具

✨✨ 欢迎大家来访Srlua的博文(づ ̄3 ̄)づ╭❤~✨✨ 🌟🌟 欢迎各位亲爱的读者,感谢你们抽出宝贵的时间来阅读我的文章。 我是Srlua,在这里我会分享我的知识和经验。&#x…

Javaweb day7

前后端分类开发 Yapi 环境配置 vue项目简介 项目启动 更改端口号 vue项目开发流程