高速PCB板設(shè)計(jì)技術(shù)七
2.3 反射源產(chǎn)生的信號(hào)能量是由 Z0 歐姆決定的。即使線路本身好像是一個(gè)阻抗,但是它并不消耗能量。信號(hào)能量必須由負(fù)載阻抗(ZL)消耗,如圖 20。 如果希望得到從源到負(fù)載的最大傳輸能量,則希望源阻抗與負(fù)載阻抗相等。也就是說(shuō)要傳輸給 ZL 全部信號(hào),ZL 必須與 Z0相等。如果它們不相等,則有一部分能量將損耗,另外還有一部分回成為反射返回源。源發(fā)生器將調(diào)整輸出,以便補(bǔ)償“新”負(fù)載。 負(fù)載端的信號(hào)波形可以被認(rèn)為是原來(lái)產(chǎn)生的信號(hào)和后來(lái)負(fù)載產(chǎn)生的反射信號(hào)之和。波形的形狀依賴于負(fù)載阻抗與傳輸線阻抗的失調(diào)程度,以及信號(hào)傳輸時(shí)間(Tr)與傳播延遲時(shí)間的比率(t) ,Tr /t。如果傳輸時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于延遲時(shí)間,那么當(dāng)反射到達(dá)源的時(shí)候,原來(lái)的信號(hào)僅僅被改變了一點(diǎn)點(diǎn)。源發(fā)生器能夠補(bǔ)償“新”負(fù)載并且傳輸正確的信號(hào),僅僅有一點(diǎn)點(diǎn)信號(hào)干擾。因此負(fù)載端信號(hào)僅僅有一點(diǎn)點(diǎn)過(guò)沖。 如果線路的傳輸延遲很長(zhǎng),反射在信號(hào)改變了一個(gè)較大的百分?jǐn)?shù)之后已經(jīng)回到了源,那么源發(fā)生器必須改變一個(gè)比較大的量去補(bǔ)償負(fù)載。負(fù)載又會(huì)反射新的一輪傳輸(the load reflects the new transition),導(dǎo)致了振鈴(圖 17) 。 過(guò)沖的量和信號(hào)線的長(zhǎng)度成比例,除非信號(hào)線延遲時(shí)間等于傳輸時(shí)間。在這種情況下,過(guò)沖和原傳輸相等,有效地將傳輸擺幅(swing)增大一倍。 會(huì)產(chǎn)生較大的反射的長(zhǎng)信號(hào)線可以被認(rèn)為是一條傳輸線。一條線到底是信號(hào)線還是傳輸線,由可容忍的失真量決定。比較寬松的規(guī)定認(rèn)為如果一條信號(hào)線的傳輸時(shí)間小于 4倍的延遲時(shí)間的時(shí)候,一條信號(hào)線就可以被看作一條傳輸線(圖 22) ,也就是說(shuō) Tr/τ≥4。更保守的規(guī)定則需要Tr/τ小于8倍的傳輸時(shí)間的時(shí)候才將一條信號(hào)線認(rèn)為是一條傳輸線。一般來(lái)說(shuō),傳輸時(shí)間與延遲時(shí)間的比值越大,信號(hào)就越干凈。這樣,我們就知道什么樣長(zhǎng)度的微波傳輸帶(microstrip line)必須被認(rèn)為是一條傳輸線。在現(xiàn)有的設(shè)備中, R t 范圍是從 5ns(特別是那些使用雙極技術(shù)的(bipolar technology))到 1ns(比較新的雙極及 CMOS設(shè)備) 。它們的上升時(shí)間和相應(yīng)的信號(hào)線長(zhǎng)度由下表 2 給出。對(duì)于傳輸時(shí)間小于 5ns的老設(shè)備來(lái)說(shuō), 小于 8.6英寸的信號(hào)線不一定要被看作是傳輸線。對(duì)于比較新、比較快的設(shè)備來(lái)說(shuō),即使是 2 英寸的信號(hào)線也要被看作是傳輸線。實(shí)際上,高速設(shè)備上所有的信號(hào)線都應(yīng)該被看作是傳輸線。 如果傳輸線上有分散的負(fù)載(如上文所提的例子) ,那么最小傳輸線的長(zhǎng)度應(yīng)該被重新考慮。如表 3 所示,一條長(zhǎng)度 4 英寸的信號(hào)線,如果 R t =5nS,那么它是一條傳輸線。如果Tr =1nS,那么小于 1 英寸的信號(hào)線應(yīng)該被認(rèn)為是一條傳輸線。