反射、振铃和环绕振荡

　　众所周知，反射(Reflection)、振铃(Ringing)和环绕振荡(Rounding)是影响信号完整性的重要因素。在信号的传输过程中，理想状态是发送端的信号被接收端毫无保留地接收。实际上，由于源端阻抗与负载端阻抗不可能完全匹配。基于这个原因，负载端必然会将一部分信号反射回源端。

　　如果负载阻抗小于源端阻抗，反射电压为负；反之，反射电压为正。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素均会导致此类反射。此外，信号线上过度的电感和电容还会出现更差的振铃和环绕振荡现象。振铃属于欠阻尼状态，而环绕振荡属于过阻尼状态。图1所示为3个同源的信号经过不同的路径(阻抗不同)而造成的接收端信号差异。

　　图1 不同阻抗造成不同的信号波形

　　信号的反射是由于传输线效应和阻抗的不匹配造成的，理想的传输线和反射模型如图2所示。

　　图2 理想的信号传输和反射模型

　　图中负载端反射系数用PL表示，源端反射系数用PS表示，传输线的特性阻抗为Zo，RS，和RL分别为输出阻抗和输入阻抗。

　　当信号振铃和环绕振荡达到一定幅度后，可能造成逻辑误触发。特别是出现在时钟信号上的振铃能量，如果满足一定的时间长度，原来一个时钟脉冲将会变成两个，甚至更多的时钟脉冲信号。

　　造成反射的原因主要如下。

　　(1) 布线阻抗的特性发生变化，例如，线宽、电介质的厚度、布线层及回路的几何形状的改变等。

　　(2) 布局的拓扑结构发生改变，例如，端线(End)、分支线(Branch)及分叉(Stub)。

　　(3) 内部互连介质发生改变，例如，封装引脚及连接器等。