容性反射和感性反射

电子设计联盟 · 发表于 2025-1-14 07:30:00

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反射是因为阻抗突变，实际产品设计中，需要注意阻抗突变的情况有很多，比如封装引线、信号转换层的过孔、焊盘、桩线、分支结构、返回路径的跨分割等等。阻抗突变分为容性突变和感性突变，容性突变和感性突变对应于容性反射和感性反射。
容性反射
实际产品设计中，常见的容性反射发生于信号链路的过孔和焊盘。为了直观体现容性反射的容性特征，搭建相关的电路，如下图：

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仿真得出电容的电压电流曲线：

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仿真的结果说明，电容上电压不会突变，电压曲线是缓慢上升的。也就是说，电容的充放电是需要时间的，很多资料会给出电容充放电电压和电流的相关公式：

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由仿真结果和公式可以看出，充电曲线是呈指数增长的，放电曲线是呈指数衰减的。经过5个时间常数的时间间隔后，充电电压向上增长到终值的99%（可认为100%），同理也可以推出，放电电流向下衰减，可衰减99%（可认为100%），至初值的1%（可认为0%）。

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在实际的工作中，我们还需要关注的是容性反射对信号质量的影响。搭建相关仿真电路：

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修改不同的电容容值，来体现产品设计中遇到的不同大小的容性反射，仿真得出的曲线如下：

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仿真结果说明，容性反射会影响信号上升边，容性反射越大，上升边越缓。

除了电容反射的容性问题，还有不同速率的信号遇到容性反射，会有什么不同？仿真电路的搭建如上图，只是修改脉冲的上升边下降沿时间，来模拟不同信号。

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仿真结果说明，信号上升边越小，容性反射对其影响就越大。

感性反射
实际产品设计中，常见的感性反射发生于信号链路的反焊盘和跨分割。为了直观体现感性反射的感性特征，搭建相关的电路，如下图：

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仿真的结果说明，电感的电流不能突变，电流曲线是缓慢上升的；电压因为反射，瞬时到最大值。

在实际的工作中，我们需要关注感性反射对信号质量的影响。搭建相关仿真电路：

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仿真结果说明，感性反射会影响信号上升边，感性反射越大，上升边越缓。

除了电感反射的感性问题，还有不同信号遇到感性反射，会有什么不同？仿真电路的搭建如上图，只是修改脉冲的上升边下降沿时间，来模拟不同信号。

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仿真结果说明，信号的上升边越小，感性反射引起的噪声越大，对其影响就越大。

不同感值在源端和终端得到的曲线是不同的，下图比较直观体现相互关系：

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总结
最后，给出容性反射和感性反射仿真结果的曲线，来比较一下容性反射和感性反射的不同。

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容性反射和感性反射在产品的设计中，不可避免，了解其基础特征，能在实际工作更清楚一些波形的背后原理，有助于实际问题的解决。

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