PCB电路中的信号振铃是如何发生的?

信号反射可能导致振铃。 典型的信号振铃如图 1 所示。

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那么信号振铃是如何发生的呢?

如前所述,如果在信号传输过程中感觉到阻抗发生变化,就会发生信号反射。 这个信号可能是驱动器发出的信号,也可能是远端反射回来的反射信号。 根据反射系数公式,当信号感觉阻抗变小时,就会发生负反射,反射的负电压会导致信号下冲。 信号在驱动器和远程负载之间多次反射,结果是信号振铃。 大多数芯片的输出阻抗很低。 如果输出阻抗小于特性阻抗 PCB 如果没有源端接,信号振铃是不可避免的。

信号振铃的过程可以用反弹图来直观的解释。 假设驱动端的输出阻抗为10欧姆,PCB走线的特征阻抗为50欧姆(可以通过改变PCB走线的宽度、PCB走线与内部参考之间的电介质厚度来调整)平面),为分析方便,假设远端为开路,即远端阻抗无穷大。 驱动端传输3.3V电压信号。 让我们跟随信号,穿过这条传输线一次,看看发生了什么。 为了分析方便,忽略了传输线寄生电容和寄生电感的影响,只考虑了阻性负载。 图2是反射示意图。

第一次反射:信号从芯片发出,经过10欧输出阻抗和50欧PCB特性阻抗后,实际加到PCB走线上的信号是A点电压3.3*50/(10+50)=2.75五、传输到远方B点,由于B点开路,阻抗无穷大,反射系数为1,即全部信号被反射,反射信号也是2.75V。 此时测得的B点电压为2.75+2.75=5.5V。

第二次反射:2.75V反射电压返回A点,阻抗从50欧姆变为10欧姆,出现负反射,A点反射电压为-1.83V,电压到达B点,再次发生反射,反射电压为-1.83V,此时测得B点电压为5.5-1.83-1.83=1.84V。

第三次反射:B点反射的-1.83V电压到达A点,再次出现负反射,反射电压为1.22V。 当电压到达B点时,再次发生规则反射,反射电压为1.22V。 此时测得B点电压为1.84+1.22+1.22=4.28V。

在这个循环中,反射电压在A点和B点之间来回反弹,导致B点电压不稳定。 观察B点电压:5.5V->1.84V->4.28V->……,可以看出B点电压会上下波动,这就是信号振铃。

PCB电路中的信号振铃是如何发生的?

信号振铃的根本原因是负反射造成的,罪魁祸首还是阻抗变化,又是阻抗! 在研究信号完整性问题时,请始终注意阻抗问题。

负载端信号振铃会严重干扰信号接收,造成逻辑错误,必须减少或消除。 因此,必须对长传输线进行阻抗匹配端接。