阻抗不匹配.docx
将阻抗匹配之前，先给大家引入几个名词：传输线：由两条有一定长度的导线组成，比如同轴电缆、微带线、带状线（PCB板子中的铜走线）等等。均匀传输线：如果导线上任一处的横截面都相同，比如同轴电缆，这样的传输线为均匀传输线，即阻抗处处相等。瞬时阻抗：信号从在传输线上进行传输时，电流经过每一个地方所受到的阻抗为瞬时阻抗，对于均匀传输线，当材料相同，横截面积相同，则信号受到的瞬时阻抗也是恒定的。特性阻抗：对于均匀传输线，信号在上面传播时，在任何一处受到的瞬时阻抗都是相同的，这个瞬时阻抗称为传输线的特性阻抗。传输线的时延TD:通俗易懂的理解为信号从传输线的源端到终端所用的时间以上基本概念介绍完了，我们开始步入正题。我们大家在测试信号波形中遇到很多过冲，下冲，振铃现象，这些都属于信号完整性的问题。当然，这些现象产生的原因就是因为阻抗不匹配，因为有反射信号来回反弹。阻抗不匹配的现象例如图1:那小编想问一下大家：为什么有反射信号？根本原因：为了维持系统的平衡，边界处不可能出现电压不连续，否则会出现一个无限大的电场，也不可能出现电流不连续，否则会先交界面出产生净电荷。下图2中：Z1:左边的阻抗Z2:右边的阻抗VinC:入射信号VtranS:穿过交界面的传输信号Vref上反射信号其中，P为反射系数图2信号在传输过程中，如果遇到了阻抗不匹配，如图2则会出现反射信号，入射信号的一部分穿过突变处进入Z2,一部分反射回源端。交界面两侧电压相同的条件为：Vinc+Vrefl=Vtrans交界面两侧电流相同的条件为：Iinc-IrefI=Itrans那么为什么我上面提到：出现阻抗突变时，为什么会出现反射信号，我们用公式来证明一下：假如没有产生反射电压，并且要保持电压电流连续，是不是会有V1=V2,11=12Z1=V1I1,Z2=V2I2,那么如果出现了阻抗突变，即阻抗不匹配，那么Z1Z2,那么此时V1还等于V2吗？11还等于12吗？显然，肯定不相等。为了继续保持这种系统平衡，就出现了反射电压。以上我就把为什么出现振铃的原因，为什么出现反射信号的原因解释清楚了。小编还想给大家从原理上分析一下为什么会出现图1中的忽高忽低的波形。先给大家上一个反弹图，如图4:R=-O. 67R=I图4图4中IoR为驱动器内阻，我们常见的驱动器内部一般都是TTL电路，它的内阻或者说输出电阻很小，一般十几欧姆。图4中50R为传输线的特性阻抗，就是说传输线上阻抗处处为50R图4中R=-0.67,指的是信号从末端反射回源端的反射系数R=10-5010+50=-0.67图4中R=L此图是我们没有加任何端接电阻，末端我们理解为开路，即阻抗无穷大。R=无穷/无穷=1,即全反射。我们入射信号为1V,即A点的信号幅值为IV,信号从A点到B点后会发生反射，因为B点处出现了阻抗突变，传输线为50Rz终端为无穷大，因此发生了全反射那么B点电压=入射信号+反射信号,其中反射信号为1V*R(R=1)=1V,入射信号为1V,那么B点第一次出现的电压为2V。B点处的反射信号IV返回A点后又会遇到阻抗突变，因为驱动器内阻WR和传输线50R不相等，那么反射回B点的电压为：1V*(-0.67)=-0.67V,-0.67V电压又会到B点，在B点遇到阻抗突变，又会出现全反射，-0.67V又反射回A点，那么此时B点电压为：Vb=之前的2V+反射电压+入射电压=2-0.67-0.67=0.66V,以此类推。大家将Vb点波形在时间-幅度坐标中画一下，就会发现为什么振铃是忽高忽低的波形了。就是这个反射信号的原因。那么接下来我就给大家讲一下出现这种现象的时候，怎么解决，或者通常有几种解决方法。1.ayou工程师解决+硬件工程师解决1.ayout工程师能在尽可能优化的前提下：走线时尽量少打孔以及换层走线，因为打孔，就一定会出现阻抗不匹配拓扑型走线。见图5辐花黄,并且走线的时候尽量走Fly-by或者菊花链A ZX 今HybyT 点Xz菊花链走线或者Fly-by走线缺点就是不容易做等长，比如DDR走线，T型容易做等长，这个就需要根据自己实际问题去选择。走线不要出现直角，锐角，这个为什么不能这样干，这两种方式走线，在拐角处一定会出现阻抗不匹配，大家在纸上画一下就很容易理解，就当是做初中数学题了。硬件工程师：加端接电阻端接电阻：有5种（源端串联端接、终端并联端接、戴维南并联、RC端接、二极管端接）。我在工作中比较常用的是源端串联端接，RC端接，二极管端接。我们大家可能最常用的其实就是第一种，下期给大家讲一下这五种端接方法，各自的特点以及应用的场合。
