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信號(hào)沿傳輸線向前傳播時(shí)，每時(shí)每刻都會(huì)感受到一個(gè)瞬態(tài)阻抗，這個(gè)阻抗可能是傳輸線本身的，也可能是中途或末端其他元件的。對(duì)于信號(hào)來(lái)說(shuō)，它不會(huì)區(qū)分到底是什么，信號(hào)所感受到的只有阻抗。如果信號(hào)感受到的阻抗是恒定的，那么他就會(huì)正常向前傳播，只要感受到的阻抗發(fā)生變化，不論是什么引起的（可能是中途遇到的電阻，電容，電感，過(guò)孔，PCB轉(zhuǎn)角，接插件），信號(hào)都會(huì)發(fā)生反射。

那么有多少被反射回傳輸線的起點(diǎn)？衡量信號(hào)反射量的重要指標(biāo)是反射系數(shù)，表示反射電壓和原傳輸信號(hào)電壓的比值。反射系數(shù)定義為：  其中：  為變化前的阻抗，  為變化后的阻抗。假設(shè)PCB線條的特性阻抗為50歐姆，傳輸過(guò)程中遇到一個(gè)100歐姆的貼片電阻，暫時(shí)不考慮寄生電容電感的影響，把電阻看成理想的純電阻，那么反射系數(shù)為：  ，信號(hào)有1/3被反射回源端。如果傳輸信號(hào)的電壓是3.3V電壓，反射電壓就是1.1V。

純電阻性負(fù)載的反射是研究反射現(xiàn)象的基礎(chǔ)，阻性負(fù)載的變化無(wú)非是以下四種情況：阻抗增加有限值、減小有限值、開路（阻抗變?yōu)闊o(wú)窮大）、短路（阻抗突然變?yōu)?）。

阻抗增加有限值：

反射電壓上面的例子已經(jīng)計(jì)算過(guò)了。這時(shí)，信號(hào)反射點(diǎn)處就會(huì)有兩個(gè)電壓成分，一部分是從源端傳來(lái)的3.3V電壓，另一部分是在反射電壓1.1V，那么反射點(diǎn)處的電壓為二者之和，即4.4V。

阻抗減小有限值：

仍按上面的例子，PCB線條的特性阻抗為50歐姆，如果遇到的電阻是30歐姆，則反射系數(shù)為 ，反射系數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明反射電壓為負(fù)電壓，值為

 。此時(shí)反射點(diǎn)電壓為3.3V+（-0.825V）=2.475V。

開路：

開路相當(dāng)于阻抗無(wú)窮大，反射系數(shù)按公式計(jì)算為1。即反射電壓3.3V。反射點(diǎn)處電壓為6.6V?？梢?，在這種極端情況下，反射點(diǎn)處電壓翻倍了。

短路：

短路時(shí)阻抗為0，電壓一定為0。按公式計(jì)算反射系數(shù)為-1，說(shuō)明反射電壓為-3.3V，因此反射點(diǎn)電壓為0。

計(jì)算非常簡(jiǎn)單，重要的是必須知道，由于反射現(xiàn)象的存在，信號(hào)傳播路徑中阻抗發(fā)生變化的點(diǎn)，其電壓不再是原來(lái)傳輸?shù)碾妷?。這種反射電壓會(huì)改變信號(hào)的波形，從而可能會(huì)引起信號(hào)完整性問(wèn)題。這種感性的認(rèn)識(shí)對(duì)研究信號(hào)完整性及設(shè)計(jì)電路板非常重要，必須在頭腦中建立起這個(gè)概念。

(作者：于爭(zhēng)博士)

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更多內(nèi)容：

信號(hào)完整性(一)：PCB走線中途容性負(fù)載反射

信號(hào)完整性(二)：接收端容性負(fù)載的反射

信號(hào)完整性(三)：PCB走線寬度變化產(chǎn)生的反射

信號(hào)完整性(四)：信號(hào)振鈴是怎么產(chǎn)生的

信號(hào)完整性(六)：多長(zhǎng)的走線才是傳輸線