Die Signalreflexion kann ein Klingeln verursachen. Ein typischer Signalton ist in Abbildung 1 dargestellt.

Wie kommt es also zum Klingeln des Signals?

Wie bereits erwähnt, tritt bei einer Impedanzänderung während der Signalübertragung eine Signalreflexion auf. Dieses Signal kann das vom Fahrer gesendete Signal sein, oder es kann das reflektierte Signal sein, das vom fernen Ende reflektiert wird. Gemäß der Reflexionskoeffizientenformel tritt eine negative Reflexion auf, wenn das Signal das Gefühl hat, dass die Impedanz kleiner wird, und die reflektierte negative Spannung verursacht ein Unterschwingen des Signals. Das Signal wird zwischen dem Treiber und der entfernten Last mehrmals reflektiert, und das Ergebnis ist ein Signalklingeln. Die Ausgangsimpedanz der meisten Chips ist sehr niedrig. Ist die Ausgangsimpedanz kleiner als der Wellenwiderstand des PCB Trace, tritt unweigerlich ein Signalklingeln auf, wenn keine Source-Terminierung vorhanden ist.

Der Ablauf des Signalklingelns lässt sich anhand des Bounce-Diagramms intuitiv erklären. Angenommen, die Ausgangsimpedanz des Antriebsendes beträgt 10 Ohm und die charakteristische Impedanz der PCB-Leiterbahn beträgt 50 Ohm (kann durch Ändern der Breite der PCB-Leiterbahn, der Dicke des Dielektrikums zwischen der PCB-Leiterbahn und der inneren Referenz eingestellt werden plane), nehmen wir zur Vereinfachung der Analyse an, dass das entfernte Ende offen ist, d. h. die Impedanz des fernen Endes ist unendlich. Die Antriebsseite überträgt ein 3.3V Spannungssignal. Folgen wir dem Signal und laufen wir einmal durch diese Übertragungsleitung, um zu sehen, was passiert ist. Zur Vereinfachung der Analyse wird der Einfluss der parasitären Kapazität und der parasitären Induktivität der Übertragungsleitung ignoriert, und es werden nur ohmsche Lasten berücksichtigt. 2 ist ein schematisches Diagramm der Reflexion.

Die erste Reflexion: Das Signal wird vom Chip ausgesendet, nach 10 Ohm Ausgangsimpedanz und 50 Ohm charakteristischer Leiterplattenimpedanz ist das tatsächlich der Leiterplattenspur hinzugefügte Signal die Spannung am Punkt A 3.3*50/(10+50)=2.75 V. Übertragung zum entfernten Punkt B, da Punkt B offen ist, ist die Impedanz unendlich und der Reflexionskoeffizient beträgt 1, dh alle Signale werden reflektiert, und das reflektierte Signal beträgt ebenfalls 2.75 V. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die gemessene Spannung am Punkt B 2.75 + 2.75 = 5.5 V.

Zweite Reflexion: Die reflektierte Spannung von 2.75 V kehrt zu Punkt A zurück, die Impedanz ändert sich von 50 Ohm auf 10 Ohm, negative Reflexion tritt auf, die reflektierte Spannung an Punkt A beträgt -1.83 V, die Spannung erreicht Punkt B und die Reflexion tritt erneut auf. und die reflektierte Spannung beträgt -1.83 V. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die gemessene Spannung am Punkt B 5.5-1.83-1.83 = 1.84 V.

Die dritte Reflexion: Die von Punkt B reflektierte Spannung von -1.83 V erreicht Punkt A, und es tritt erneut eine negative Reflexion auf, und die reflektierte Spannung beträgt 1.22 V. Wenn die Spannung Punkt B erreicht, tritt wieder eine regelmäßige Reflexion auf und die reflektierte Spannung beträgt 1.22 V. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die gemessene Spannung am Punkt B 1.84 + 1.22 + 1.22 = 4.28 V.

In diesem Zyklus springt die reflektierte Spannung zwischen Punkt A und Punkt B hin und her, wodurch die Spannung an Punkt B instabil wird. Beobachten Sie die Spannung an Punkt B: 5.5 V -> 1.84 V -> 4.28 V -> ……. Es ist zu sehen, dass die Spannung an Punkt B nach oben und unten schwankt, was das Signalklingeln ist.

Wie kommt es zu dem Signalklingeln in der Leiterplattenschaltung?

Die Ursache des Signalklingelns wird durch negative Reflexion verursacht, und der Schuldige ist immer noch die Impedanzänderung, die wiederum Impedanz ist! Achten Sie bei der Untersuchung von Signalintegritätsproblemen immer auf Impedanzprobleme.

Das Signalklingeln auf der Lastseite wird den Signalempfang ernsthaft stören und logische Fehler verursachen, die reduziert oder beseitigt werden müssen. Daher müssen für lange Übertragungsleitungen Impedanzanpassungsabschlüsse durchgeführt werden.