由式(1)可见,-1≤ρL≤+1,且当RL=Z0时,ρL=0,这时就不会发生反射。即只要根据传输线的特性阻抗进行终端匹配,就能消除反射。从原理上说,反射波的幅度可以大到入射电压的幅度,极性可正可负。当RLL《0,处于过阻尼状态,反射波极性为负;当RL》Z0时,ρL》0,处于欠阻尼状态,反射波极性为正。
当从负载端反射回的电压到达源端时,又将再次反射回负载端,形成二次反射波,此时反射电压的幅值由源反射系数ρS决定:
传输线的端接通常采用两种策略:负载端并行端接匹配、源端串行端接匹配。只要负载反射系数或源反射系数二者任一为零,反射都将被消除。并行端接在信号能量反射回源端之前在负载端消除反射,即使ρL=0,消除一次反射,这样可以减小噪声、电磁干扰(EMI)及射频干扰(RFI);串行端接则是在源端消除由负载端反射回来的信号,即使ρs=0和ρL=1(负载端不加任何匹配),只是消除二次反射,在发生电平转移时,源端信号会出现持续时间为2TD(TD为信号源端到终端的传输延迟)的半波波形,这意味着沿传输线不能加入其他信号输入端,因为在上述2TD时间内会出现不正确的逻辑态。两种端接策略各有其优缺点,不过由于并行端接的匹配网络需要与电源连接,使用较为复杂;串行端接只需要在信号源端串入一个电阻,消耗功率小而且易于实现,有较大的实际工程应用价值,所以被广泛采用。
2.2 防止地弹
当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时(如CPU的数据总线、地址总线等),由于电源线和地线上存在阻抗,会产生同步切换噪声(Simultaneous SwitchNoise,SSN)。与此同时,由于芯片封装电感的存在,在电路同步切换过程中形成的大电流涌动会引起地平面的反弹噪声(简称为地弹),这样在真正的地平面(0 V)上就要产生电压的波动和变化,这个噪声会影响其他元器件的动作。
SSN和地弹的强度也取决于集成电路的I/O特性、PCB板电源层和地平面层的阻抗以及高速器件在PCB板上的布局和布线方式,负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。在高速PCB电路设计中可以采取以下一些基本措施来减小SSN和地弹的影响:
①降低输出翻转速度。一些新的总线驱动器件采用内嵌的电路设计,在对传输延时影响最小的前提下,降低翻转速度。
②采用分离的专门参考地。分离的参考地由于电流很小,地反射现象会大大减小。分离地的芯片要注意使每个地线能够有直接到地平面的最短路径。