说说信号反射

理论分析

以光的反射类比信号的反射。

光的反射，指光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向，返回原来物质中的现象。（例如光照射到水中）

同样的，信号/电磁波在传输过程中，一旦传输线瞬时阻抗发生变化，那么就将发生反射。（例如从导线进入电阻）

定量的说，如下图所示，信号由Z1进入Z2，反射系数X=(Z2-Z1)/(Z1+Z2)。X的正方向与信号传输方向相反。

image_1c2fu1iii1tbgusu1mun1a6hclmp.png-11.3kB

由上述公式，讨论三种极端情况：

1. Z1=Z2，即阻抗相等，X=0，没有反射。
2. Z2=无穷大，X=1，即完全正反射，很多接收端的情况。
3. Z2=0，X=-1，即完全负反射，末端短路了，接地，阻抗为0。

工程应用

理论上说，输出阻抗 = 传输线特征阻抗 = 输入阻抗时，反射最小，如下图所示，可近似认为R1=R2=R3时，反射最小。

image_1c2g12is31sn6143m16c72e01mls9.png-9.1kB

通常有三种常用的阻抗匹配方法：

1. 输出端串联
2. 输入端并联
3. 戴维南端接

输出端串联：

image_1c2fuvv8rsl3lcs1lnvuccts2m.png-15.4kB

（消除二次反射、减少传输电压）

输入端并联：

image_1c2fv3b361lej1n434sb1934hm633.png-10.3kB

（与输入端并联，因输入端器件阻值通常较大，输入阻抗可近似等于阻值，常用51R、33R）

戴维南端接：

image_1c2fv815l19lm1k5m1pju1vfs140u40.png-16.6kB

（电平整体升高，常用100R、100R）

Tips：

1. 在完全正反射时，根据经验可认为信号往返1m的线缆回到原位置的时间为10ns。
2. 信号传播的速度约为（2*10^8m/s），可以近似的记作光速的三分之二、6英寸/ns。
3. 在PCB向板外传输数据或接受板外数据时，匹配电阻需考虑介质的阻抗；在PCB上传输时，常采用33R电阻。

参考链接：
信号传输中的反射知识，你真的了解吗？
阻抗匹配四种处理方式