Odraz signálu může způsobit zvonění. Typické vyzvánění signálu je znázorněno na obrázku 1.

Jak tedy k zvonění signálu dochází?

Jak již bylo zmíněno dříve, pokud je během přenosu signálu pociťována změna impedance, dojde k odrazu signálu. Tento signál může být signál vysílaný řidičem nebo to může být odražený signál odražený od vzdáleného konce. Podle vzorce koeficientu odrazu, když signál cítí, že se impedance snižuje, dojde k negativnímu odrazu a odražené záporné napětí způsobí podkmit signálu. Signál se mezi driverem a vzdálenou zátěží vícenásobně odráží a výsledkem je vyzvánění signálu. Výstupní impedance většiny čipů je velmi nízká. Pokud je výstupní impedance menší než charakteristická impedance PCB trasování, dojde nevyhnutelně k zazvonění signálu, pokud nedojde k ukončení zdroje.

Proces vyzvánění signálu lze intuitivně vysvětlit pomocí diagramu odrazu. Za předpokladu, že výstupní impedance konce měniče je 10 ohmů a charakteristická impedance stopy PCB je 50 ohmů (lze upravit změnou šířky stopy PCB, tloušťky dielektrika mezi stopou PCB a vnitřní referencí rovina), pro usnadnění analýzy předpokládejme, že vzdálený konec je otevřený, to znamená, že impedance vzdáleného konce je nekonečná. Konec měniče přenáší napěťový signál 3.3V. Pojďme sledovat signál a jednou proběhnout toto přenosové vedení, abychom viděli, co se stalo. Pro usnadnění analýzy je ignorován vliv parazitní kapacity a parazitní indukčnosti přenosového vedení a jsou uvažovány pouze odporové zátěže. Obrázek 2 je schematický diagram odrazu.

První odraz: signál je vyslán z čipu, po výstupní impedanci 10 ohmů a charakteristické impedanci PCB 50 ohmů je signál skutečně přidaný do stopy PCB napětí v bodě A 3.3*50/(10+50)=2.75 V. Přenos do vzdáleného bodu B, protože bod B je otevřený, impedance je nekonečná a koeficient odrazu je 1, to znamená, že se všechny signály odrazí a odražený signál je také 2.75 V. V tuto chvíli je naměřené napětí v bodě B 2.75+2.75=5.5V.

Druhý odraz: odražené napětí 2.75 V se vrátí do bodu A, impedance se změní z 50 ohmů na 10 ohmů, dojde k negativnímu odrazu, odražené napětí v bodě A je -1.83 V, napětí dosáhne bodu B a znovu dojde k odrazu, a odražené napětí je -1.83 V. V tuto chvíli je naměřené napětí v bodě B 5.5-1.83-1.83=1.84V.

Třetí odraz: Napětí -1.83V odražené z bodu B dosáhne bodu A a opět nastane negativní odraz a odražené napětí je 1.22V. Když napětí dosáhne bodu B, dojde opět k pravidelnému odrazu a odražené napětí je 1.22V. V tuto chvíli je naměřené napětí v bodě B 1.84+1.22+1.22=4.28V.

V tomto cyklu se odražené napětí odráží tam a zpět mezi bodem A a bodem B, což způsobuje, že napětí v bodě B je nestabilní. Pozorujte napětí v bodě B: 5.5V->1.84V->4.28V->……, je vidět, že napětí v bodě B bude kolísat nahoru a dolů, což je zvonění signálu.

Jak vzniká zvonění signálu v obvodu DPS?

Základní příčinou zvonění signálu je negativní odraz a na vině je stále změna impedance, což je opět impedance! Při studiu problémů integrity signálu vždy věnujte pozornost problémům s impedancí.

Zvonění signálu na konci zátěže vážně naruší příjem signálu a způsobí logické chyby, které je třeba omezit nebo odstranit. U dlouhých přenosových vedení je proto nutné provést impedanční přizpůsobení zakončení.