Ansys仿真寄生参数对信号反射的影响

1、短桩线传输线的反射

短桩线在PCB走线时会经常遇到，这个桩线会对信号的传输产生反射，那么桩线的长度和信号反射的关系可以仿真看一下，电路如下图所示，下图中，我们设置信号源的上升下降时间为0.8ns，桩线的长度也就是传输的时延我们设置为0.8ns，0.16ns，0.32ns，上升或者下降的时间10%，20%，40%，对比信号的反射情况。

近端和远端的信号反射情况如下图所示：

近端的反射情况

远端的反射情况

从图中可以看出桩线的时延为40%的上升时间时，桩线产的信号反射影响比较大，在桩线的时延小于20%的上升时间后，信号反射比较小，所以一般认为在信号的传输时延小于上升时间的20%时认为反射可以忽略不计。信号在PCB的传输速度为6in/ns，当信号上升时间为1ns时，反射忽略不计的传输的长度为6in/ns *0.2=1.2in，再近似的说就是信号长度的in值小于上升时间的ns值，比如信号的上升时间为10ns，那么反射忽略不计的传输线长度为10in。

2、传输线上的寄生电容导致的容性负载对反射的影响

PCB走线经过过孔换层的时候就就会有寄生电容产生，容性的负载对反射的影响电路如下图所示，通过改变容性负载的容值看信号的反射情况，分别设置容性负载的容值为1pF，2pF，4pF，8pF。

容性负载的电路图

容性负载情况下的近端反射情况

容性负载情况下的远端反射问题

从图中可以看出，容性负载的pF值小于4倍的上升时间ns时，产生的反射噪声为较小的10%。

3、传输线上的寄生电感导致的容性负载对反射的影响

PCB走线的经过过孔时同样会有寄生电感，感性突变对信号的反射电路如下图所示，改变串联电感的感值为5nH，10nH，15nH。

感性突变的电路图

感性突变情况下的近端反射情况

感性突变情况下的远端反射情况

4、感性突变的容性补偿方法

       从上面的容性负载和感性突变可以看出反射的波形在源端匹配时是一个突出一个向下凹，那么在感性突变比较明显的时候，我们就可以增加容性负载来补偿感性突变了。电路如下图所示：

增加容性负载补偿感性突变电路图

增加不同容性负载的源端信号反射波形

增加不同容性负载的远端信号反射波形

       可以看出在串联电感10nH的时候增加2pF的容性负载可以较好的补偿感性突变带来的信号反射问题。