高速PCB设计需要考虑阻抗匹配的问题,做了一些简单的实验,特记录如下:
用函数发生器输出3MHz的脉冲,高电平5V, 低电平0V, 占空比8%。用特征阻抗50欧长度0.5m的同轴电缆接到示波器的CH1;示波器输入电阻为1兆欧; 示波器显示如下图,峰峰值是5V; 3MHz信号波长为100m,传输线0.5m, 远远小于波长的十分之一;波形中间高,两边低,能看到高频信号阻抗不匹配反射的影响。
换一根10米的同轴电缆,图形如下,这时电缆长度达到了波长的十分之一,峰峰值4.64V,小了,应该是反射的影响更明显。
将示波器的CH1接口接一个普通的BNC三通,普通应用,三通不考虑阻抗,高级应用要考虑,要用高档的三通。三通的一头接0.5m同轴电缆,另一头接一个50欧姆终端电阻,由于函数发生器输出阻抗50欧姆,所以分压,输出一半,示波器图形如下
接75欧姆终端电阻,图形如下,分压的大一点,但波形中间小,两头高,应该是反射波的影响
将输出频率改为10Hz,照样分压,这时频率低,看不到波形高度有不同
将终端电阻去掉,接10m的同轴电缆,没看到反射波,因为10Hz信号的波长太长了,远远大于10m,示波器图像如下
将频率改为3MHz,看到反射波,图像如下,高度有不同
将10米同轴电缆的另一头短路,看到波形如下
将10米同轴电缆的另一头接50欧终端电阻,看到波形如下,反射消失了,但是由于分压,幅度也只有一半了
将10米同轴电缆的另一头接75欧终端电阻,看到波形如下,阻抗不匹配,有反射