高速PCB板设计技术七

2.3 反射

源产生的信号能量是由 Z0 欧姆决定的。即使线路本身好像是一个阻抗，但是它并不消耗能量。信号能量必须由负载阻抗（ZL）消耗,如图 20。

如果希望得到从源到负载的最大传输能量，则希望源阻抗与负载阻抗相等。也就是说要传输给 ZL 全部信号，ZL 必须与 Z0相等。如果它们不相等，则有一部分能量将损耗，另外还有一部分回成为反射返回源。源发生器将调整输出，以便补偿“新”负载。

负载端的信号波形可以被认为是原来产生的信号和后来负载产生的反射信号之和。波形的形状依赖于负载阻抗与传输线阻抗的失调程度，以及信号传输时间（Tr）与传播延迟时间的比率（t） ，Tr /t。如果传输时间远远大于延迟时间，那么当反射到达源的时候，原来的信号仅仅被改变了一点点。源发生器能够补偿“新”负载并且传输正确的信号，仅仅有一点点信号干扰。因此负载端信号仅仅有一点点过冲。

如果线路的传输延迟很长，反射在信号改变了一个较大的百分数之后已经回到了源，那么源发生器必须改变一个比较大的量去补偿负载。负载又会反射新的一轮传输（the load reflects the new transition）,导致了振铃（图 17） 。

过冲的量和信号线的长度成比例，除非信号线延迟时间等于传输时间。在这种情况下，过冲和原传输相等，有效地将传输摆幅（swing）增大一倍。

会产生较大的反射的长信号线可以被认为是一条传输线。一条线到底是信号线还是传输线，由可容忍的失真量决定。比较宽松的规定认为如果一条信号线的传输时间小于 4倍的延迟时间的时候，一条信号线就可以被看作一条传输线（图 22） ，也就是说 Tr/τ≥4。

更保守的规定则需要Tr/τ小于8倍的传输时间的时候才将一条信号线认为是一条传输线。一般来说，传输时间与延迟时间的比值越大，信号就越干净。

这样，我们就知道什么样长度的微波传输带（microstrip line）必须被认为是一条传输线。在现有的设备中， R t 范围是从 5ns(特别是那些使用双极技术的（bipolar technology）)到 1ns（比较新的双极及 CMOS设备） 。它们的上升时间和相应的信号线长度由下表 2 给出。

对于传输时间小于 5ns的老设备来说， 小于 8.6英寸的信号线不一定要被看作是传输线。对于比较新、比较快的设备来说，即使是 2 英寸的信号线也要被看作是传输线。实际上，高速设备上所有的信号线都应该被看作是传输线。

如果传输线上有分散的负载（如上文所提的例子） ，那么最小传输线的长度应该被重新考虑。如表 3 所示，一条长度 4 英寸的信号线，如果 R t ＝5nS，那么它是一条传输线。如果Tr ＝1nS，那么小于 1 英寸的信号线应该被认为是一条传输线。