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PCB設計中關于反射的那些事兒(1)

發布時間:2014-12-30 16:46    發布者:eechina
關鍵詞: PCB設計
作者:陳德恒 一博科技

摘要:如何確保信號完整性?入門工程師告訴你:避免串擾和反射。專家工程師也告訴你:避免串擾和反射。反射在信號完整性中的地位毋庸置疑。市面上大部分的書籍都是從路的角度分析反射,讓我們跟隨這篇文章,敲開場的大門,探索反射的世界。


最近高速先生粉絲(微信公眾號:一博_看得懂的高速設計)增長很快,得益于各位朋友的大力推薦。其中有一位朋友推薦我們公眾號時是這樣說的“給大家分享一個公眾號,這是我見過最無聊的公眾號!一天到晚只說技術,真是弄不明白做硬件的人是怎么想的啊!哇哈哈哈哈哈哈哈哈”。對于這位朋友,高速先生只想說,您真是太(bu)有(hui)眼(xin)光(shang)啦(a)!

好了,玩笑到這。高速先生出道以來,接到了大量朋友的提問,很大一部分問題幾種在基礎理論上。很明顯大家都是有思考過的,對一些東西處于明白但又有點不明白的區間,還差一層窗戶紙沒有捅破。

所以高速先生寫出這樣一篇文章,希望能幫助大家捅破這層窗戶紙。

基礎理論篇幅較長,所以這一系列文章會分比較多期。

開篇

在國外能碰到許多二三十年工作經驗的工程師,幫助他們溝通的工具不是PPT,不是仿真結果,不是測試結果,而是一張紙和一支筆。

很佩服他們可以用一張紙一支筆給你勾繪出一個電路,一條波形,一種debug的方案。曾有一個老工程師告訴我,當你用場的角度去理解電路上的器件的時候,一切將會變得簡單起來。

什么叫場的角度理解分立器件?在這個世界里,容抗是Xc=1/(2πfC) ,感抗是XL= 2πfL=ωL 。

這兩個公式中的f與ω指的不是我們的信號頻率,而是正弦波的頻率與角頻率。

在這里,我們要感謝偉大的讓˙巴普蒂斯˙約瑟夫˙傅立葉——簡稱傅立葉,對,就是發明傅立葉變化的那個人。

所以在大家眼中看到的信號是這樣的:



而在一個SI工程師的眼中看到的信號是這樣的:



或者,這樣的:



當我們能將信號分解為一個一個正弦波來研究的時候,一切都變簡單了,可以量化了。在正弦波的世界中只有頻率f,幅度A,相位θ。

現在,我們可以愉快的用場來看這個世界了。

讓我們來思考下面這個問題:

一個1V的正弦波在某岔路口分成了兩個大小相等的正弦波,兩條路通向同一個終點,但是一條路長為L,另外一條路長度為L+X,在終點的時候,這個正弦波變成了什么?



當兩條岔路一樣長時,:



終點的信號和起點的信號沒有區別。

當一條路比另一條多二十分之一波長時:



區別也十分小吧?高速先生在這里特別打上了mark點。大家可以看到,終點的信號比起點的信號衰減了1.2%。

X更長,達到八分之一波長時:



這時候,衰減已經不需要打mark點也可以看出來了。

X再長一點,達到四分之一波長時:



30%的能量不見了!

直到,X達到波長一半的長度:



好慘,完全陣亡。

那么,這一期的問題是:為什么高速先生要舉這個例子呢?

好吧,這個問題也是個玩笑(首尾呼應)。這一系列的基礎理論詳解就不提問題了。獎品將在向我們提問的各位朋友中選出。

我們下期分解。

作者:陳德恒 一博科技

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