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如何避免传输线出现反射

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.50 MB | 2020-07-07

孙成红

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　　在低频时，一段普通导线就可以有效地将两个电路短接在一起，但是在高频时候就不同了。在中，一个小小的过孔、连接器就会对信号产生很大的影响。为了分析高速信号，引入了一个新的模型——传输线。理想传输线的两个主要特征就是时延和阻抗。如果电路中传输线的阻抗突变会导致信号的反射，使得信号质量产生较大的影响，这篇文章主要介绍这方面的信息。

　　1、集总参数和分布参数

　　在信号速率比较低的时候，我们通常会把电路等效成电阻、电容以及电感进行分析，这就是我们常说的集总参数电路，和集总参数电路对应的叫做分布参数电路。集总参数电路和我们中学物理里面的“质点”的概念类似，我们在分析它们的时候可以不考虑自身的大小，而分布参数电路则需要考虑它们自身尺寸对信号的影响。集总参数和分布参数的区分并没有完全明确的定义，一般我们认为：满足信号的波长λ》》 器件的尺寸d的时候，我们可以把电路当作是集总参数电路。不满足信号的波长λ》》 器件的尺寸d的时候，我们可以把电路当作是分布参数电路。在Howard.Johnson的《高速数字设计》中给出了这样的定义——“如果连线长度小于上升沿有效长度的1/6，则该电路主要表现为一个集总系统的特征”。不过这里的1/6也是个经验参数，也有的作者采用的的是1/4或者 。举一个例子吧，对于我们常用到的51单片机，它们的IO口进行一次数据切换的时间大概在1µs，对应的基波波长约为300m（我们可以近似认为信号在PCB上的传播速度为光速的一半），我们的电路板以及cable的长度一般不会超过3m，和信号的波长比起来尺寸可以忽略不计，所以对于单片机这个级别的系统，我们可以认为它是集总系统。对于一个速率为480Mbps的USB2.0信号，上升时间大约在0.6ns左右，在上升时间内在PCB上能够传输的距离约为9cm，当器件或者走线的尺寸超过1.5cm的时候，我们就必须考虑它们本身大小对信号带来的影响。我们使用的USB线就属于分布参数电路，我们一般称之为“传输线”。

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