原文來自公眾號：工程師看海

我們總說阻抗不連續會導致信號反射，今天介紹下信號反射的過程與反彈圖。

如下圖所示，對于傳輸線而言，當信號從左向右傳播時，如果走線突然加粗，那么對應的單位長度電感和電位長度電容就會發生變化，使得阻抗突變，Z1≠Z2，阻抗突變會引起信號反射。

這個信號反射的現象可以類比于液體在管道中傳播時的具有的水錘效應，在水管內部，管內壁光滑，整個水管連續平滑，水就流動自如。當水管閥門突然關閉，水流對閥門會突然產生一個壓力。由于管壁光滑，后續水流在慣性的作用下，迅速達到最大，并產生破壞作用。

當然也可以類比聲波的反射，聲波的反射在日常生活中更常見一些。聲波在均勻的空氣中傳播時不會反射，如果傳播過程中遇到墻等較高的聲阻抗介質時就會發生反射，產生回音。

反射系數

而電信號在傳播時，如果阻抗突然變大，也會反射，反射系數R的計算公式如下：

根據公式，R的變化范圍從-1到1，正數表示正反射，復數表示負反射，0表示阻抗連續無反射。下圖中信號源阻抗50Ω，傳輸線阻抗50Ω，負載開路時相當于阻抗無窮大，反射系數R≈1，為全反射，我們分析下反射過程。

下圖虛線是信號源輸出端結果，實線是接收端的波形。假設信號傳輸延遲為2 ns，第0秒時，信號源產生一個1V信號向負載傳輸，經過兩秒后到的接收端，接收端開路阻抗為無窮大，計算的反射系數R≈1，那么反射回來的信號電壓也是1V，反射的1V和入射的1V疊加后，幅值變為2V，那么在第2ns，接收端測量時就會看到一個2V的信號，如下圖實線所示。反射的信號經過2ns后傳播回發射端，與發射端的1V疊加后，發射端的信號也變為2V，見下圖實線曲線在第4ns的波形。發射端是50Ω的阻抗，信號反射停止。

上面的例子很有意思，即信號是以半幅度在傳輸線中傳播，經過反射后幅值變為二倍，反射到源端的信號不會繼續反射，這就是通常所說的源端端接有效。

如果源端與傳輸線之間阻抗不匹配，反射回源端的信號就會再次反射，向負載端傳播，到負載端后再次反射到源端，來來回回，導致振鈴，這就是接下來要將的反彈圖。

當阻抗不匹配時，會在源端與走線之間串聯小電阻進行匹配，就是這個原理，關于電阻端接匹配后面還會繼續介紹。

反彈圖

下面這個圖就是反彈圖，B端阻抗無窮大，從B點反射回A的信號會再次反射，A點的反射系數是(10-50)/(10+50) = -0.67，B點的反射系數是1是全反射。

我們還是假如在傳輸線的延遲是2ns，假如信號源剛加載到傳輸線時A點的電壓為1V。

2ns后到的B，入射電壓是1V，反射電壓是1*1=1V，入射電壓與反射電壓疊加后此時B點電壓為1+1=2V，反射的1V電壓反向往源端A傳播。

再經過2ns后，1V反射電壓到達A點，在A又發生反射，A點的反射電壓是1*(-0.67)=-0.67V，向B傳播。

再過2ns后，-0.67V這個電壓從A點傳播到B點。到達B點后，發生全反射，反射的電壓也是-0.67V，B點原來的電壓是2V，入射電壓是-0.67V，反射電壓是-0.67V，三者疊加后：2-0.67-0.67=0.66V，

再過2ns后，-0.67V反射電壓到達A點，在A又發生反射，A點的反射電壓是(-0.67)*(-0.67)=0.45V，向B傳播。

再過2ns后，0.45V這個電壓從A點傳播到B點。到達B點后，發生全反射，反射的電壓也是0.45V，B點原來的電壓是0.66V，入射電壓是0.45V，反射電壓是0.45V，三者疊加后：0.66+0.45+0.45=1.56V，

再過2ns后，0.45V反射電壓到達A點，在A又發生反射，A點的反射電壓是(0.45)*(-0.67)=-0.3V，向B傳播。

再過2ns后，-0.3V這個電壓從A點傳播到B點。到達B點后，發生全反射，反射的電壓也是-0.3V，B點原來的電壓是1.56V，入射電壓是-0.3V，反射電壓是-0.3V，三者疊加后：1.56-0.3-0.3=0.96V。

。。。。。。

我們根據上面的分析過程畫出B點的波形，見下左圖，可以看到信號的震蕩過程，那么如果在源端做到阻抗匹配的話，B端的電壓升到2V就會穩定下來停止震蕩，現在A端沒有做阻抗匹配，那么信號就會來回反射，產生振鈴。下面右圖是實測某信號的振鈴波形。

感謝點贊、分享、在看，讓知識變得更簡單

限時免費掃碼進群，交流更多行業技術

推薦閱讀▼

電池、電源

硬件文章精選

華為海思軟硬件開發資料