仿真反射詳解：接收端信號與測試點信號的區(qū)別

場的反射

來到了場的領(lǐng)域，我們要做的第一件事就是把我們的波形拆開，讓我們先來看看之前說過的測試點的問題。為了將問題簡化，我們假定一個這樣的條件：

1.在拓撲上，源端完全匹配，末端全反射，理想的100Ω差分傳輸線。
2.傳輸?shù)臑槲覀冎?a href="http://www.wenjunhu.com/analog/" target="_blank">模擬的DDR3信號，由三次諧波構(gòu)成。
3.測試點位置離接收端距離為500mil。
好的，現(xiàn)在開始讓我們分析，首先，如同大家在之前文章中看到的，我們接收端信號與測試點信號的區(qū)別是這樣的：

讓我們看看1GHz諧波發(fā)生了什么：

測試點測到的是兩個信號疊加的波形，一個是入射信號，一個反射波。反射波與入射波幅值相等（末端全反射）；走過的路程比入射波多1000mil（一來一回），也就是六分之一波長；兩個信號的相位差也就是60°。
這樣，我們就看到了1GHz的諧波在接收端時藍色的波形，在測試點處為紅色的波形，幅值衰減，相位超前。
再看看3GHz的諧波：

同樣的1000mil，對于3GHz來說就是半波長，相位差180°，這樣我們就發(fā)現(xiàn)在測試點處3GHz的頻率分量基本上就衰減完了。
再來看看5GHz的諧波：

相位差300°，于是看到測試點的波形衰減，相位滯后。
將在測試點的三個頻率分量的疊加再疊加起來之后：

不知道大家對于這樣的分析方法是感覺如何，是覺得把東西變復(fù)雜了還是變簡單了呢？怎么想沒有關(guān)系，下一篇中高速先生會將這樣的方法再拓展，相信你會愛上這個方法的。

反射疑云

在前文中有不少公式與計算，但其實個人覺得應(yīng)用工程師要做的是知道趨勢，知道影響范圍，并不需要精確計算，那是軟件干的事情。
最近聽到一個理論，說大數(shù)據(jù)時代，人們只需要知其然，不需要知其所以然。想象一下，當(dāng)我們要做一個項目時，我們可以輕而易舉的知道一些其他類似項目哪些結(jié)構(gòu)成功了哪些結(jié)構(gòu)失敗了，我們還需要理論分析干嘛呢？
這句話到底有沒有道理大家仁者見仁智者見智，下面我們繼續(xù)來解決我們的反射問題：Breakout區(qū)域有一次阻抗不連續(xù)，但走出該區(qū)域之后，走線從細變寬，會增加一次反射，那是不是全程按照breakout區(qū)域走線會比較好？

首先將問題進行簡化，由于本身反射系數(shù)不大，第四次反射很小，假設(shè)傳到RX的信號是最初的信號加上第二次反射的信號。
一段長為X的阻抗不連續(xù)，對哪個頻率的影響最大呢？當(dāng)相位差為（2n+1）π/2時，也就是相差二分之一波長的時候（反射一來一回，對應(yīng)的X為四分之一波長）。
也就是說，當(dāng)X為100mil時，第一次最大衰減的頻點為15GHz，我們從S參數(shù)中可以很明顯的看出：

當(dāng)X為300mil時，第一次諧振頻率為5GHz：

假設(shè)總線長為2000mil，而全部按照breakout區(qū)域走線的阻抗去走的話，第一次諧振頻率則變成了750MHz，諧振周期為1.5GHz：

回頭呼應(yīng)反射系列文章的第一節(jié)，從那幾張圖中可以知道：

四分之一波長差的損耗為二分之一波長差損耗的30%，二分之一波長差時完全沒有了，四分之一波長差時還有70%。全反射（反射系數(shù)為1）時，在諧振頻率損耗為100%，諧振頻率的損耗跟反射強度有關(guān)。

看到這里估計各位看官也明白了，阻抗不連續(xù)越長，影響的頻率越低。的的確確是因為阻抗不連續(xù)較短，反射淹沒在上升沿當(dāng)中了。
根據(jù)這套理論，我們很容易去判斷設(shè)計中的一些細節(jié)對整個系統(tǒng)的影響到底有多大，舉個例子：

信號速率越來越高是一種趨勢，于是各種優(yōu)化方案也被人們提了出來，這兩個可能是近年來開始被大家熟悉的優(yōu)化方案，加粗反焊盤上的走線或者填補走線附近的參考層，以防止反焊盤上扇出的走線阻抗偏高?？墒沁@到底有多大的影響或者優(yōu)化呢？
排除一些特殊情況（連接器，板厚較厚需要使用較大過孔等等），這一段在antipad上的走線長度大約為20mil（親，不要把過孔pad算上哦）。
20mil的第一次諧振頻率大約是多少呢？75GHz（四分之一波長）。如果我們按照二十分之一波長（影響不到1%）來算的話，對應(yīng)的頻率也是15GHz。您的信號需要做這樣的優(yōu)化嗎？

看完這些之后，相信能幫助大家在工（he）程（ge）師（wan）精（sui）神和工（qiang）匠（po）精(zheng)神中間找到一個平衡點了。

編輯：hfy