場(chǎng)的反射

來(lái)到了場(chǎng)的領(lǐng)域，我們要做的第一件事就是把我們的波形拆開(kāi)，讓我們先來(lái)看看之前說(shuō)過(guò)的測(cè)試點(diǎn)的問(wèn)題。為了將問(wèn)題簡(jiǎn)化，我們假定一個(gè)這樣的條件：

1.在拓?fù)渖?，源端完全匹配，末端全反射，理想?00Ω差分傳輸線。
2.傳輸?shù)臑槲覀冎?a href="http://www.www27dydycom.cn/analog/" target="_blank">模擬的DDR3信號(hào)，由三次諧波構(gòu)成。
3.測(cè)試點(diǎn)位置離接收端距離為500mil。
好的，現(xiàn)在開(kāi)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(hào)與測(cè)試點(diǎn)信號(hào)的區(qū)別是這樣的：

讓我們看看1GHz諧波發(fā)生了什么：

測(cè)試點(diǎn)測(cè)到的是兩個(gè)信號(hào)疊加的波形，一個(gè)是入射信號(hào)，一個(gè)反射波。反射波與入射波幅值相等（末端全反射）；走過(guò)的路程比入射波多1000mil（一來(lái)一回），也就是六分之一波長(zhǎng)；兩個(gè)信號(hào)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(shí)藍(lán)色的波形，在測(cè)試點(diǎn)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(duì)于3GHz來(lái)說(shuō)就是半波長(zhǎng)，相位差180°，這樣我們就發(fā)現(xiàn)在測(cè)試點(diǎn)處3GHz的頻率分量基本上就衰減完了。
再來(lái)看看5GHz的諧波：

相位差300°，于是看到測(cè)試點(diǎn)的波形衰減，相位滯后。
將在測(cè)試點(diǎn)的三個(gè)頻率分量的疊加再疊加起來(lái)之后：

不知道大家對(duì)于這樣的分析方法是感覺(jué)如何，是覺(jué)得把東西變復(fù)雜了還是變簡(jiǎn)單了呢？怎么想沒(méi)有關(guān)系，下一篇中高速先生會(huì)將這樣的方法再拓展，相信你會(huì)愛(ài)上這個(gè)方法的。

反射疑云

在前文中有不少公式與計(jì)算，但其實(shí)個(gè)人覺(jué)得應(yīng)用工程師要做的是知道趨勢(shì)，知道影響范圍，并不需要精確計(jì)算，那是軟件干的事情。
最近聽(tīng)到一個(gè)理論，說(shuō)大數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)項(xiàng)目時(shí)，我們可以輕而易舉的知道一些其他類(lèi)似項(xiàng)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(méi)有道理大家仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智，下面我們繼續(xù)來(lái)解決我們的反射問(wèn)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(xì)變寬，會(huì)增加一次反射，那是不是全程按照breakout區(qū)域走線會(huì)比較好？

首先將問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)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(hào)是最初的信號(hào)加上第二次反射的信號(hào)。
一段長(zhǎng)為X的阻抗不連續(xù)，對(duì)哪個(gè)頻率的影響最大呢？當(dāng)相位差為（2n+1）π/2時(shí)，也就是相差二分之一波長(zhǎng)的時(shí)候（反射一來(lái)一回，對(duì)應(yīng)的X為四分之一波長(zhǎng)）。
也就是說(shuō)，當(dāng)X為100mil時(shí)，第一次最大衰減的頻點(diǎn)為15GHz，我們從S參數(shù)中可以很明顯的看出：

當(dāng)X為300mil時(shí)，第一次諧振頻率為5GHz：

假設(shè)總線長(zhǎng)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(zhǎng)差的損耗為二分之一波長(zhǎng)差損耗的30%，二分之一波長(zhǎng)差時(shí)完全沒(méi)有了，四分之一波長(zhǎng)差時(shí)還有70%。全反射（反射系數(shù)為1）時(shí)，在諧振頻率損耗為100%，諧振頻率的損耗跟反射強(qiáng)度有關(guān)。

看到這里估計(jì)各位看官也明白了，阻抗不連續(xù)越長(zhǎng)，影響的頻率越低。的的確確是因?yàn)樽杩共贿B續(xù)較短，反射淹沒(méi)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(jì)中的一些細(xì)節(jié)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響到底有多大，舉個(gè)例子：

信號(hào)速率越來(lái)越高是一種趨勢(shì)，于是各種優(yōu)化方案也被人們提了出來(lái)，這兩個(gè)可能是近年來(lái)開(kāi)始被大家熟悉的優(yōu)化方案，加粗反焊盤(pán)上的走線或者填補(bǔ)走線附近的參考層，以防止反焊盤(pán)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(guò)孔等等），這一段在antipad上的走線長(zhǎng)度大約為20mil（親，不要把過(guò)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(zhǎng)）。如果我們按照二十分之一波長(zhǎng)（影響不到1%）來(lái)算的話，對(duì)應(yīng)的頻率也是15GHz。您的信號(hào)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(gè)平衡點(diǎn)了。

編輯：hfy