Signaali peegeldumine võib põhjustada helinat. Tüüpiline signaalihelin on näidatud joonisel 1.

Kuidas siis signaali helisemine toimub?

Nagu varem mainitud, kui signaali edastamise ajal on tunda impedantsi muutust, toimub signaali peegeldus. See signaal võib olla juhi saadetud signaal või kaugemast otsast peegeldunud signaal. Peegeldusteguri valemi kohaselt, kui signaal tundub, et impedants muutub väiksemaks, tekib negatiivne peegeldus ja peegeldunud negatiivne pinge põhjustab signaali alalöögi. Signaal peegeldub mitu korda juhi ja kaugkoormuse vahel ning tulemuseks on signaali helisemine. Enamiku kiipide väljundtakistus on väga madal. Kui väljundtakistus on väiksem kui tunnustakistus PCB jälgi, tekib paratamatult signaali helisemine, kui allika lõpetamist pole.

Signaalihelina protsessi saab intuitiivselt seletada põrkediagrammiga. Eeldusel, et ajami otsa väljundtakistus on 10 oomi ja PCB jälje iseloomulik takistus on 50 oomi (saab reguleerida PCB jälje laiuse muutmisega, PCB jälje ja sisemise võrdlusaluse vahelise dielektriku paksuse muutmisega tasapinnal), oletame analüüsi mugavuse huvides, et kaugots on avatud, see tähendab, et kaugotsa takistus on lõpmatu. Ajami ots edastab 3.3 V pingesignaali. Jälgime signaali ja jookseme korra sellest ülekandeliinist läbi, et näha, mis juhtus. Analüüsi mugavuse huvides eiratakse ülekandeliini parasiitmahtuvuse ja parasiit-induktiivsuse mõju ning võetakse arvesse ainult takistuslikke koormusi. Joonisel 2 on peegelduse skemaatiline diagramm.

Esimene peegeldus: signaal saadetakse kiibist välja, peale 10-oomist väljundtakistust ja 50-oomist PCB karakteristlikku impedantsi on PCB jäljele tegelikult lisatud signaal pinge punktis A 3.3*50/(10+50)=2.75 V. Edastamine kaugemasse punkti B, kuna punkt B on avatud, takistus on lõpmatu ja peegeldustegur on 1, see tähendab, et kõik signaalid peegelduvad ja peegeldunud signaal on samuti 2.75 V. Sel hetkel on punktis B mõõdetud pinge 2.75+2.75=5.5V.

Teine peegeldus: 2.75 V peegeldunud pinge naaseb punkti A, impedants muutub 50 oomilt 10 oomile, tekib negatiivne peegeldus, peegeldunud pinge punktis A on -1.83 V, pinge jõuab punkti B ja peegeldus toimub uuesti, ja peegeldunud pinge on -1.83 V. Hetkel on punktis B mõõdetud pinge 5.5-1.83-1.83=1.84 V.

Kolmas peegeldus: Punktist B peegeldunud pinge -1.83 V jõuab punkti A ja tekib taas negatiivne peegeldus ning peegeldunud pinge on 1.22 V. Kui pinge jõuab punkti B, toimub uuesti korrapärane peegeldus ja peegeldunud pinge on 1.22 V. Sel hetkel on punktis B mõõdetud pinge 1.84+1.22+1.22=4.28V.

Selles tsüklis põrkab peegeldunud pinge punkti A ja punkti B vahel edasi-tagasi, põhjustades pinge punktis B ebastabiilsuse. Jälgige pinget punktis B: 5.5V->1.84V->4.28V->……, on näha, et pinge punktis B kõigub üles-alla, mis on signaali helisemine.

Kuidas toimub signaali helisemine PCB ahelas?

Signaalihelina algpõhjuseks on negatiivne peegeldus ja süüdlane on ikkagi impedantsi muutus, mis on jällegi impedants! Signaali terviklikkuse probleemide uurimisel pöörake alati tähelepanu impedantsi probleemidele.

Koormusotsas olev signaali helisemine häirib tõsiselt signaali vastuvõtmist ja põhjustab loogikavigu, mida tuleb vähendada või kõrvaldada. Seetõttu tuleb pikkade ülekandeliinide puhul teha impedantsi sobitamise otsad.