1. Reflexión de la señal
En el circuito, la reflexión de la señal se refiere al fenómeno en el que la señal encuentra un desajuste de impedancia en la línea o el circuito de transmisión, lo que hace que parte de la señal se refleje. Dichos reflejos pueden causar distorsión e interferencia de la señal, afectando negativamente el rendimiento y la confiabilidad del circuito.
En cuanto a por qué hay reflexión, aquí está el análisis del texto original (con omisión) de “Signal Integrity and Power Integrity Analysis Third Edition”:
“¿Por qué la señal se refleja cuando encuentra un cambio repentino en la impedancia? La respuesta es: se cumplen dos condiciones límite importantes cuando se genera la señal reflejada.
Debe recordarse que cuando una señal llega a la interfaz de dos zonas (zona 1, zona 2) con diferentes impedancias instantáneas, solo hay un bucle de voltaje y uno de corriente en el conductor de la ruta de retorno de la señal. En la interfaz, el voltaje y la corriente deben ser iguales en ambos lados de la interfaz, independientemente de si mira desde la región 1 o la región 2. La discontinuidad de voltaje es imposible en el límite, de lo contrario habrá un campo eléctrico infinito; la discontinuidad de corriente es imposible en la interfaz, de lo contrario, aquí se generará una carga electrostática.
Si no hay voltaje reflejado de regreso a la fuente y al mismo tiempo el voltaje y la corriente en ambos lados de la interfaz deben mantenerse iguales, se requiere la relación V1=V2, I1=I2. Sin embargo, hay I1=V1/Z1, I2=V2/Z2. Cuando las impedancias de las dos regiones son diferentes, es absolutamente imposible que estas cuatro expresiones relacionales se cumplan al mismo tiempo. ”
En la discusión del artículo de apelación, el autor original usó el método de prueba por contradicción y deducción matemática para explicar que cuando la impedancia instantánea cambia repentinamente, no será razonable, por lo que solo la reflexión puede hacer que se cumplan las dos condiciones límite. Por supuesto, el método de análisis anterior se basa en el análisis de la teoría de circuitos concentrados, por lo que parece que el mundo físico es algo antropomórfico. El autor también dijo al final de este párrafo: “Nadie sabe exactamente qué genera el voltaje reflejado, pero solo sabe que después de esta generación, los voltajes en ambos lados de la interfaz pueden ser iguales y el voltaje en la interfaz es continuo .” De hecho, I Después de una comprensión profunda, se encuentra que si se utiliza la teoría electromagnética para estudiar el problema de la reflexión, habrá una explicación más razonable, es decir, averiguar por qué las ondas electromagnéticas se reflejan en el guía de ondas Pero ese es otro tema para otro día.
El análisis en el párrafo anterior de “Análisis de integridad de señal e integridad de potencia Tercera edición” no nos impide calcular la ley de reflexión como el coeficiente de reflexión Para evitar que esto suceda, se pueden tomar las siguientes medidas:
1. Usar interconexión de impedancia controlable;
2. Hay al menos una terminación coincidente en ambos extremos de la línea de transmisión;
3. Seleccione la topología de cableado para minimizar el impacto de las bifurcaciones;
4. Minimice cualquier cambio abrupto en la geometría.
2. Coincidencia de impedancia
Por lo tanto, generalmente agregamos resistencias de coincidencia de terminación en la línea de señal para evitar el reflejo de la señal y mejorar la capacidad antiinterferencias, y el bus CAN no es una excepción. En el bus CAN, a menudo terminamos con resistencias de 120 ohmios para igualar la impedancia.
¿Qué sucede si hay un desajuste de impedancia? Construyamos un modelo de análisis:
Figura 1 Modelo de línea de transmisión
Como se muestra en la Figura 1, la resistencia interna de la fuente de la señal es de 120 Ω, la fuente termina con una resistencia de 120 Ω y el receptor está abierto, por lo que el coeficiente de reflexión es 1. La sonda 1 es el voltaje de fuente V1 y la sonda 2 es el voltaje de sumidero V2. Suponemos que el retraso de transmisión es de 1ns y la amplitud del voltaje de la fuente de señal es de 5V.
Luego, las siguientes curvas ideales de V1 y V2 que cambian con el tiempo se muestran en la Figura 2:
Figura 2 Voltaje reflejado
Se puede ver que a partir del segundo 0, el extremo transmisor da una tensión de señal de 5 V y llega al extremo receptor después de 1 ns. Dado que el extremo receptor se encuentra en un estado de reflexión total en este momento, se superpone con la fuente señal a 1 ns y V2 se convierte en 10 V. La señal reflejada no se consume debido a la reflexión total, por lo que vuelve al transmisor después de 1 ns, por lo que V1 se convierte en 10 V a 2 ns. Lo anterior es la situación de reflexión en condiciones ideales. No hay reflexión total en el circuito real, por lo que la curva de reflexión real será una señal en forma de timbre con una amplitud que disminuye gradualmente. Por ejemplo la Figura 3:
Figura 3 Voltaje V2
En resumen, los reflejos de la señal son un problema común en los circuitos y pueden afectar negativamente la calidad de la señal y el rendimiento del circuito. Los métodos apropiados de adaptación de impedancia y reducción de reflejos pueden reducir los reflejos de la señal y mejorar el rendimiento del circuito.
estabilidad y confiabilidad.
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