传输线反射对信号稳态影响分析

反射就是在传输线上的回波。如果一根走线没有被正确终结（终端匹配），那么来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射，从而引发不预期效应，使信号轮廓失真。反射是传输线的基本效应，在阻抗不连续的地方都会发生反射，传输线上任意一点看到的信号由入射和反射信号叠加经过多次反射而达成稳态。

当信号线在终端处的阻抗不连续点被反射时，信号的一部分将反射回源头。当反射信号到达源头时，若源头端阻抗不等于传输线阻抗就将产生二次反射。接着，若传输线的两端都存在阻抗不连续，信号将在驱动线路和接收线路之间来回反射。信号的反射最后将达到稳态。

如果传输线的长度与信号波长可比拟，且没有被合理地端接（终端匹配），那么来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射，从而引发不预期效应，使信号轮廓失真。反射是传输线的基本效应，即当信号沿着传输线前行时，碰到阻抗不连续会发生反射。

在PCB设计中，反射通常由连线阻抗的不匹配造成，如不同布线层阻抗不一样、T形连接、过孔、线宽的变化、器件的输入/输出阻抗、封装寄生参数等。以图5-4所示的理想传输线模型来分析与信号反射有关的重要参数。

理想传输线L被内阻为R₀的数字信号驱动源V_S驱动，传输线的特性阻抗为Z₀，负载阻抗为R_L。理想的情况是当R₀=Z₀=R_L时，传输线的阻抗是连续的，不会发生任何反射，但能量一半消耗在源内阻R₀上，另一半消耗在负载电阻R_L上（传输线无直流损耗，即无耗传输线）。

图5-4 理想传输线模型及相关参数

如果已知驱动器的源电压、传输线时延TD、信号沿途各区域的阻抗，就可以计算出每个交界面的反射，并计算出每一点的实时电压。(www.xing528.com)

已知源电压是1V，内阻是10Ω，则实际进入时延为1ns，50Ω传输线的电压是1V×50Ω/（10Ω+50Ω）≈0.83V。这个0.83V信号就是沿传输线传播的初始入射电压。

1ns后在线末端，假设传输线末端开路，反射系数为1，开路端的总电压为两个波之和，即0.83V+0.83V=1.66V。

再经过1ns后，0.83V反射波到达源端，又一次遇到阻抗突变。源端的反射系数是（10-50）/（10+50）≈-0.67，这时将有0.83V×（-0.67）≈-0.56V反射回线远端。

这个新产生的波在远端又会被反射，即-0.56V电压将被反射。这样，线远端开路处将同时有4个波存在：从一次行波中得到2×0.83V=1.66V，从二次反射中得到的2×（-0.56）=-1.12V，故总电压为0.56V。

-0.56V信号到达源端后仍然会再次反射，反射电压是+0.38V。在远端新的时刻，总电压0.56V+0.38V+0.38V=1.32V。

上面的计算用图形来表示，就得到了如图5-5所示的反弹图。