反射是因為阻抗突變,實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計中,需要注意阻抗突變的情況有很多,比如封裝引線、信號轉(zhuǎn)換層的過孔、焊盤、樁線、分支結(jié)構(gòu)、返回路徑的跨分割等等。阻抗突變分為容性突變和感性突變,容性突變和感性突變對應(yīng)于容性反射和感性反射。
容性反射
實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計中,常見的容性反射發(fā)生于信號鏈路的過孔和焊盤。為了直觀體現(xiàn)容性反射的容性特征,搭建相關(guān)的電路,如下圖:
仿真的結(jié)果說明,電容上電壓不會突變,電壓曲線是緩慢上升的。也就是說,電容的充放電是需要時間的,很多資料會給出電容充放電電壓和電流的相關(guān)公式:
由仿真結(jié)果和公式可以看出,充電曲線是呈指數(shù)增長的,放電曲線是呈指數(shù)衰減的。經(jīng)過5個時間常數(shù)的時間間隔后,充電電壓向上增長到終值的99%(可認(rèn)為100%),同理也可以推出,放電電流向下衰減,可衰減99%(可認(rèn)為100%),至初值的1%(可認(rèn)為0%)。
在實(shí)際的工作中,我們還需要關(guān)注的是容性反射對信號質(zhì)量的影響。搭建相關(guān)仿真電路:
修改不同的電容容值,來體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中遇到的不同大小的容性反射,仿真得出的曲線如下:
仿真結(jié)果說明,容性反射會影響信號上升邊,容性反射越大,上升邊越緩。
除了電容反射的容性問題,還有不同速率的信號遇到容性反射,會有什么不同?仿真電路的搭建如上圖,只是修改脈沖的上升邊下降沿時間,來模擬不同信號。
仿真結(jié)果說明,信號上升邊越小,容性反射對其影響就越大。
感性反射
實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計中,常見的感性反射發(fā)生于信號鏈路的反焊盤和跨分割。為了直觀體現(xiàn)感性反射的感性特征,搭建相關(guān)的電路,如下圖:
仿真的結(jié)果說明,電感的電流不能突變,電流曲線是緩慢上升的;電壓因為反射,瞬時到最大值。
在實(shí)際的工作中,我們需要關(guān)注感性反射對信號質(zhì)量的影響。搭建相關(guān)仿真電路:
仿真結(jié)果說明,感性反射會影響信號上升邊,感性反射越大,上升邊越緩。
除了電感反射的感性問題,還有不同信號遇到感性反射,會有什么不同?仿真電路的搭建如上圖,只是修改脈沖的上升邊下降沿時間,來模擬不同信號。
仿真結(jié)果說明,信號的上升邊越小,感性反射引起的噪聲越大,對其影響就越大。
不同感值在源端和終端得到的曲線是不同的,下圖比較直觀體現(xiàn)相互關(guān)系:
總結(jié)
最后,給出容性反射和感性反射仿真結(jié)果的曲線,來比較一下容性反射和感性反射的不同。
容性反射和感性反射在產(chǎn)品的設(shè)計中,不可避免,了解其基礎(chǔ)特征,能在實(shí)際工作更清楚一些波形的背后原理,有助于實(shí)際問題的解決。