PCB信号完整性基础(反射,过冲及振铃原理)未完稿VIP专享VIP免费

Pegasus 原创文档 PCB 信号完整性基础（反射，过冲及振铃原理） Pegasus Yu 本文的目的是分析电磁波在PCB 上传输时候的反射，从而阐述高速PCB 中有关信号完整性的基础问题：过冲和振铃的原理。由此可以看出，什么样的情况要关注信号完整性问题，也即什么情况下是高速互联设计。 1 单端传输线的信号完整性基础 首先，要了解常见的驱动器和接收器的输出和输入阻抗。见图 1 的电路拓扑 这是一种典型的源端匹配的拓扑。 图 1 驱动器输出的边沿速率见图 2。驱动器和接收器都是普通的单端输出和输入引脚。 图 2 2008-02-22 Pegasus 原创文档 按照50M 时钟来仿真，当前的拓扑下，接收端的接收波形见图3。可见信号接收质量很好。没有过冲和振铃。 图3 1.1 驱动器的输出阻抗和接收器的输入阻抗 根据理论分析（参见《PCB 传输线电磁波传播分析（反射入射以及 TDR）》）， 传输线上达到稳态后，接收端的电压为传输线上各个器件阻抗的分压（不包括传输线的特征阻抗）。在仿真中，理想传输线 TL*的特征阻抗为 60 欧姆。 在上面的电路中，接收端接收的正常电压为 3.3V。按照电磁波理论，有两种情况来使得接收端的接收电压达到需要的幅度。 第一种方式是驱动器输出双倍电压 6.6V 电压，驱动端的阻抗和接收端的阻抗相等。按照反射和阻抗不匹配的关系，则当驱动端和接收端的阻抗都为 60 欧姆时，信号在传输过程中处于匹配状态，没有反射发生，同时在接收端将收到3.3V 的电压。（请考虑为什么不使得驱动器输出电压和阻抗都大一些，从而使得接收端得到 3.3V 电压？这是因为这样会导致驱动器端的阻抗和传输线的特征阻抗不匹配，当线路存在反射的时候，将会在驱动器端再次产生反射）。 第二种方式是驱动器输出 3.3V 电压，驱动器端阻抗为 60 欧姆，等于传输线特征阻抗。这样达到接收端的初始信号只有 3.3V 的一半，但是接收端的阻抗很大，可以理解为无穷大。这样在接收端将发生全反射。这样初始信号加上反射信号，那么在就接收端就产生了 叠 加的3.3V 电压。 对 于熟 悉 硬 件 Datasheet 的工 程师 来说 ，可以从驱动器的输出电压标 准 来了解对 端的接收器会是什么类 型 的输入阻抗。同时也 可以想到，输出低 电压当然 优于输出高 电压，因此 常用 的接收器阻抗应 该 是无穷大的类 型 。（当然 实 际 上并 非无穷大，只要比 驱动端阻抗大2 个数 量级 左 右 就可以）。 图1...