信號完整性：反射是如何產(chǎn)生的？

有小伙伴看完之前的文章說，不夠深入淺出，想了想，再寫一篇，力圖簡單易懂的說明白反射是如何形成的。

要說明白反射，需要涉及前文提到過阻抗及匹配的概念，形象來說，如下圖，如同拼圖游戲一般，紅色方塊太大，或者太小都放不進空格中，會產(chǎn)生信號完整性問題；只有匹配上，才能正好放進去，沒有反射。

具體的，前文說到了特性阻抗，我們熟知實際電路中最大功率傳輸定理是關(guān)于負載與電源相匹配時，負載能獲得最大的功率。遷移到高速電路中，其表現(xiàn)是：激勵電路特性與傳輸線特性極大地影響了從一個裝置傳送到另一個裝置信號的完整性。

具體來說，在高速電路中要想把信號能量從源端全部有效的傳送到負載端，必須使傳輸線特征阻抗與信號的源端阻抗和負載阻抗匹配，否則信號會發(fā)生反射，導致信號波形的畸變等一系列問題。

之前，還有在網(wǎng)上讀到其他大牛寫的文章，對阻抗及反射的關(guān)系寫得很形象易懂，大概是說，將電流類比于水流，而將水位的高度看作為電壓，這跟我們初高中接觸的物理知識是一致的。水流的速度看作是信號的頻率，假設(shè)，河道中水的寬度為阻抗，那么河道寬阻抗必然越小，這應該很好理解，我們的走線也是一樣，走線越寬，阻抗越小。

所以，對于河道，如果水流突然流進了窄道，水道變窄，那么阻抗會增大。這個時候，如果水流速度很快，也就是信號頻率很高，那么試想是不是會濺起水花，如下圖，這就是反射。而如果，河道由寬到窄，那么小溝中水位想想肯定是會抬高的（去過蘇杭的運河游船的應該是很清楚這一點），說明這就產(chǎn)生了正反射，電壓變高了。

反之，如果由河道進入了大江，江明顯更寬，那么此時阻抗會變小，同時水位也會變低，此時就會產(chǎn)生負阻抗啦，疊加后電壓就低了。

通過上面的類比，我們再看下面的就很easy了。

反射就是在傳輸線上的回波。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸?shù)骄€上并達到負載處，但是有一部分被反射了，如下圖所示。源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射，負載將一部分電壓反射回源端。如果負載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負，反之，如果負載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會導致此類反射。

好吧，形成的原因，大概就到此，感興趣推導的公式的伙伴們可以推到一個3-5次反射的情況，理解就更深入了。