信号反射的几个重要体现（过冲下冲振铃）及电路设计

Posted 2021-01-11 jacklong-yin

本文要点：

1，介绍信号分列反射的具体表现；

2，结合具体电路分析。

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，信号都会发生反射。这些因素可能包括过长的走线，末端匹配的传输线，过量的电容或电感及阻抗失配。

反射会造成信号过冲overshoot、下冲undershoot、振铃ringing、边沿迟缓（回勾现象）也就是阶梯电压波。过冲是振铃的欠阻尼状态，边沿迟缓是振铃的过阻尼状态。当信号的第一个波峰超过原来设定的最大值。过冲是指信号跳变的第一个峰值或谷值，它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；

边沿迟缓我们也成为台阶，回勾现象，其危险主要是会造成误触发。

下冲是指信号跳变的下一个谷值或峰值。过冲与下冲都是不利的因素，过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，如上图所示。严重的下冲会超过接收器件的门限而导致电路的逻辑错误。

如果信号在驱动器和接收器之间来回多次反射，就会产生振铃现象，这增加了信号稳定所需要的时间，从而也影响了系统稳定的时序。

细节处如下图，

电路设计Tips：

一般做电路设计中，如果时钟信号链路比较长，会在时钟输出信号上串接一个小电阻，比如22欧姆或者33欧姆。

至于为什么，很多成熟设计都是这么做，算是一个经验设计方法。实际上， 其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大，振铃会消失，但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了，串联电阻是为了减小反射波，避免反射波叠加引起过冲。这个解决方法叫阻抗匹配，一定要注意阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的地位。