Odraz signala može uzrokovati zvonjenje. Tipično zvonjenje signala prikazano je na slici 1.

Dakle, kako dolazi do zvonjenja signala?

Kao što je ranije spomenuto, ako se tijekom prijenosa signala osjeti promjena impedancije, doći će do refleksije signala. Ovaj signal može biti signal koji šalje vozač, ili može biti reflektirani signal reflektiran s udaljenog kraja. Prema formuli koeficijenta refleksije, kada signal osjeti da impedancija postaje manja, dogodit će se negativna refleksija, a reflektirani negativni napon prouzročit će slabljenje signala. Signal se reflektira više puta između vozača i daljinskog opterećenja, a rezultat je zvonjenje signala. Izlazna impedancija većine čipova je vrlo niska. Ako je izlazna impedancija manja od karakteristične impedancije PCB trace, zvonjenje signala će se neizbježno dogoditi ako nema završetka izvora.

Proces zvonjenja signala može se intuitivno objasniti dijagramom odbijanja. Uz pretpostavku da je izlazna impedancija pogonskog kraja 10 ohma, a karakteristična impedancija traga PCB-a 50 ohma (može se podesiti promjenom širine traga PCB-a, debljine dielektrika između traga PCB-a i unutarnje reference ravnina), radi praktičnosti analize, pretpostavimo da je udaljeni kraj otvoren, odnosno da je impedancija udaljenog kraja beskonačna. Kraj pogona prenosi signal napona od 3.3 V. Pratimo signal i prođimo jednom kroz ovaj dalekovod da vidimo što se dogodilo. Radi praktičnosti analize zanemaruje se utjecaj parazitskog kapaciteta i parazitne induktivnosti dalekovoda, a razmatraju se samo otporna opterećenja. Slika 2 je shematski dijagram refleksije.

Prva refleksija: signal se šalje iz čipa, nakon izlazne impedancije od 10 ohma i karakteristične impedancije PCB-a od 50 oma, signal koji je zapravo dodan u trag PCB-a je napon u točki A 3.3*50/(10+50)=2.75 V. Prijenos do udaljene točke B, jer je točka B otvorena, impedancija je beskonačna, a koeficijent refleksije je 1, odnosno svi signali se reflektiraju, a reflektirani signal je također 2.75V. U ovom trenutku, izmjereni napon u točki B je 2.75+2.75=5.5V.

Druga refleksija: reflektirani napon od 2.75 V vraća se u točku A, impedancija se mijenja s 50 ohma na 10 ohma, javlja se negativna refleksija, reflektirani napon u točki A je -1.83 V, napon doseže točku B, a refleksija se ponovno javlja, a reflektirani napon je -1.83 V. U ovom trenutku izmjereni napon u točki B iznosi 5.5-1.83-1.83=1.84V.

Treća refleksija: -1.83V napon reflektiran od točke B doseže točku A, i opet se javlja negativna refleksija, a reflektirani napon je 1.22V. Kada napon dosegne točku B, ponovno dolazi do pravilne refleksije, a reflektirani napon je 1.22V. U ovom trenutku, izmjereni napon u točki B je 1.84+1.22+1.22=4.28V.

U ovom ciklusu, reflektirani napon odbija se naprijed-natrag između točke A i točke B, uzrokujući da napon u točki B bude nestabilan. Promatrajte napon u točki B: 5.5V->1.84V->4.28V->……, može se vidjeti da će napon u točki B fluktuirati gore-dolje, što je zvonjava signala.

Kako se javlja zvonjenje signala u PCB krugu?

Osnovni uzrok zvonjenja signala je uzrokovana negativnom refleksijom, a krivac je i dalje promjena impedancije, a to je opet impedancija! Kada proučavate probleme integriteta signala, uvijek obratite pozornost na probleme impedancije.

Zvonjenje signala na kraju opterećenja ozbiljno će ometati prijem signala i uzrokovati logičke pogreške, koje se moraju smanjiti ili eliminirati. Stoga se za duge dalekovode moraju izvesti završeci usklađivanja impedancije.