2013年1月17日 星期四

訊號反射 -- 關於線

這幾天正在看阻抗匹配,搞這個目的是為了壓低訊號反射,Wikipedia有一篇 http://en.wikipedia.org/wiki/Signal_reflection
Impedance discontinuities cause attenuation, attenuation distortion, standing waves, ringing and other effects because a portion of a transmitted signal will be reflected back to the transmitting device rather than continuing to the receiver, much like an echo. This effect is compounded if multiple discontinuities cause additional portions of the remaining signal to be reflected back to the transmitter. This is a fundamental problem with the daisy chain method of connecting electronic components. 
When a returning reflection strikes another discontinuity, some of the signal rebounds in the original signal direction, creating multiple echo effects. These forward echoes strike the receiver at different intervals making it difficult for the receiver to accurately detect data values on the signal. The effects can resemble those of jitter.
這個有趣啦...
訊號線的導體,若是做的不太漂亮,例如說粗細變化、損傷、雜質、結晶不連續之類的,那麼便會形成個阻抗不連續面,
電訊號傳到那個位置就會有部分反射回去,傳過去的訊號量就會低一些,


這個我們小時候甩童軍繩時就玩過。
問題還不只是衰減而已,倘若這種不連續處很多,那會如何?
原訊號與反射訊號就會在這些不連續處亂反射,來來去去,像是很多條訊號線的組合,這很妙吧?

不過這反射來反射去得考量行程距離,倘若反射回去,又再被反射回來,疊在原訊號上的時間差低到可忽略,那就不用在意囉...
多低可以忽略?
這與頻率就有關係啦,高頻訊號週期短,對時間差就比低頻來的要求。
來個例子,20KHz的訊號,傳一公尺,來回反射算二公尺,這只跑了週期的1/8000時間,幾乎完全重疊在原訊號上,沒多少差別啊...

但,不是說訊號會在那些不連續面反射來反射去,來來回回走很多趟啊?那不就會走的很遠,拖很久?
是沒錯,不過得注意一點,反射的訊號的振幅佔原訊號多少?
如果不高,那麼每反射一次就掉一些,幾次之後就低到可忽略了...

到底這效應高不高?這我也沒資料...
假設值得重視好了,那麼以這個觀點來看,訊號線導體的純度很重要,雜質會導致阻抗變化;
結晶是否連續均勻很重要,單結晶製作有其道理;
加工過程很重要,成形時粗細控制、溫度控制都會影響;
導體也該仔細保護,避免外力折損變形。

更進一步思考,單蕊與多蕊那個比較容易做得好呢?
這該是個很複雜的題目,
先考慮只傳電壓不傳功率的訊號線,
這就無關粗細,做一條該比做很多條要好控制,多條還得考慮組在一起會不會變化,似乎單蕊比較好做;
喇叭線這種大功率的呢?
單就彎折造成損傷這點來看,多蕊該比單蕊好維護;
少數幾蕊好,還是多到不得了好?
這拿線來彎彎看,以彎折處的粗細變化量來看,似乎非常多蕊(也就是非常細)比較好。

另一方面,若是線與線之間加上接頭呢?
倘若這接頭的阻抗與線不同,那也會造成反射,那還是簡單點好。

相關討論在此 http://www.miaofoundry.url.tw/phpbb/viewtopic.php?f=4&t=452


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