瞬态阻抗及反射
[09-12 11:24:15] 来源:http://www.88dzw.com 电路基础 阅读:8120次
文章摘要:在高速数字系统中,所关注的是信号波形的传输及系统的瞬态响应。反射是带来波形失真的一个重要因素,其定义可简单概括为:当信号沿路径传输时,将探测或感受到路径上的瞬态阻抗。如果探测到瞬态阻抗发生改变,则一部分信号将被反射,另一部分发生失真并继续传播下去。然而,什么是瞬态阻抗呢?对于一分立元件的阻抗ZL,在其两端加上任一电压V,其电流为I=V/ZL,故其瞬态阻抗为ZL。对于传输线,可以建立一个传输线的零阶模型来分析它。此模型由一系列的小单元组成,每个单元由一个时延和一个小电容组成,如图1所示。在此模型中,单元长度为纰,则每个单元的电容为单位长度电容Co和单元长度△z的乘积:C=C0.△z (3-31
瞬态阻抗及反射,标签:电子电路基础,模拟电路基础,http://www.88dzw.com在高速数字系统中,所关注的是信号波形的传输及系统的瞬态响应。反射是带来波形失真的一个重要因素,其定义可简单概括为:当信号沿路径传输时,将探测或感受到路径上的瞬态阻抗。如果探测到瞬态阻抗发生改变,则一部分信号将被反射,另一部分发生失真并继续传播下去。然而,什么是瞬态阻抗呢?
对于一分立元件的阻抗ZL,在其两端加上任一电压V,其电流为I=V/ZL,故其瞬态阻抗为ZL。
对于传输线,可以建立一个传输线的零阶模型来分析它。此模型由一系列的小单元组成,每个单元由一个时延和一个小电容组成,如图1所示。
在此模型中,单元长度为纰,则每个单元的电容为单位长度电容Co和单元长度△z的乘积:
C=C0.△z (3-31)
信号沿z方向传播,信号边沿对某一电容充电,充电电流为r。根据电流的定义有
由此可得出结论:传输线上的瞬态阻抗即为其特性阻抗。
图1 传输线的零阶模型
常见的导致瞬态阻抗发生突变的因素有:线的末端、线宽变化、拐角、分支、线交叉、桩线、返回路径上的缝隙、叠层间的过孔、测试焊盘、封装引线,以及器件输入门电容等。
只要瞬态阻抗改变,就会产生发射。然而,究竟为什么信号遇到阻抗突变就会产生反射呢?产生反射是为了保证边界条件:信号到达瞬态阻抗不同的两个区域的边界时,在交界面两侧的电压及回路电流都应该是相同的。如果没有产生反射回源端的信号,要保证边界条件,必有
因此,这是一个错误的假设。为了保证系统的稳定,在边界处必须产生一个反射回源端的电压为Vref的波形,如图2所示。
图2 阻抗突变及反射形成
分界面两侧电压相等的条件是:
入射波和反射波传播方向相反,因而其电流回路方向也相反,则分界面两侧电流相等的条件是:
以上的电压、电流均为瞬态值,Z)和饧分别为两个区域的瞬态阻抗,则有如下关系:
在此,不必追究反射产生的物理实质,但只有产生之后,交界面处的电压和电流才是连续的,只有这样,才能保证系统的稳定。
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