什么是高速信号中的“反射”？
在高速数字信号中，走线不再只是简单的导线，而是作为传输线来工作。因此，根据终端条件的不同，信号能量的一部分可能会被送回到发送端。这种现象称为反射（reflection）。
反射并不是“混入了噪声”。它是由于阻抗不匹配，信号能量改变了传播方向而产生的一种物理上非常自然的现象。
本文将通过最小电路来重现反射现象，并将其理解为波形中的“阶跃变化”。
反射的本质：阻抗不匹配
传输线具有特性阻抗 Z0。当接收端的负载电阻 RL 与 Z0 不一致时，到达负载端的信号能量无法被完全吸收，其中一部分会返回发送端。
这时产生的就是反射波。反射的大小和方向由 Z0 与 RL 之间的关系决定。
用最小电路观察：只产生反射的结构
为了更直观地观察反射现象，负载仅使用纯电阻。不引入输入电容等容性成分，可以避免由于 LC 共振引起的振铃现象。
用于观察反射的最小电路
Vpulse ── Rs ──●── TL ── RL ── GND
│
Vsrc（主要观测点）
本文中，主要观测点选择在Rs 与传输线（TL）的连接点（发送端）。由于反射波会在一定延迟后返回，因此在这里可以非常清楚地以阶跃形式观察到反射。
在 uSimmics 中的搭建步骤
1. 放置元件
- Pulse / VPulse（脉冲电压源）
- 电阻 ×2（Rs、RL）
- 传输线（同轴线 / RLCG Line 等）
- GND
- 电压探针（用于 Vsrc）
2. 传输线的延迟
在 uSimmics 中，很多传输线元件不需要直接指定延迟。延迟由线长 L 和相对介电常数 er 自动计算得到。
传播延迟 Td 可由以下关系式确定：
Td = (L / c) × √er
对于接近 FR-4 的材料（er ≈ 4），每米的延迟约为 6.7 ns。为了便于观察反射，本文将传输线长度设置为约 10 ns 的延迟。
3. 参数设置示例
- Vpulse：0 → 1 V，Tr = 0.1 ns，Tf = 0.1 ns
- Rs：50 Ω
- TL：长度 L = 1.5 m（约 10 ns 延迟）
- RL：50 Ω → 100 Ω → 1 kΩ → 25 Ω（对比）
为什么在发送端更容易看到反射
反射产生于负载端，但并不一定能在负载端清楚地以“阶跃”形式观察到。
在发送端，首先出现的是入射波。随后，负载端产生的反射波会在往返延迟后返回。由于存在时间差，电压会在初始变化之后再次发生变化，因此反射以阶跃的形式非常清晰。
而在负载端，虽然发生了反射，但反射波会立刻沿传输线反向传播，并不会停留在该节点。因此在某些条件下，阶跃并不明显。
通过波形确认：改变 RL 时阶跃的变化
观测 Vout，仅改变 RL。反射表现为波形在“稍后发生变化”，即出现阶跃。
情况 1：RL = 50 Ω（匹配）
由于 RL 与 Z0（50 Ω）匹配，几乎不会产生反射。Vout 平滑上升。
情况 2：RL = 100 Ω（不匹配：较大负载）
发生反射，Vout 在上升后出现阶跃。相对于匹配情况，电压在稍后方向上有所抬升。
情况 3：RL = 1 kΩ（接近开路）
负载越接近开路，反射越强，Vout 的阶跃也越明显。第一次体会反射现象时，这个情况最容易理解。
情况 4：RL = 25 Ω（不匹配：较小负载）
此时阶跃方向相反。也就是说，反射并不总是“向上跳变”，其方向取决于终端条件。反射可以作为“稍后出现的阶跃”来观察，其大小和方向由负载阻抗决定。
反射何时会成为问题
反射之所以成为问题，并不是因为频率高，而是因为上升时间很快。随着 IC 速度的提升，即使是相同的布线，也不能再忽略反射的影响。
“以前可以正常工作，但最近变得不稳定”的情况，往往是由于上升时间缩短导致的。
总结：反射在发送端以阶跃形式出现
- 反射由负载端的阻抗不匹配引起
- 发送端（Rs 与 TL 的连接点）最容易观察到阶跃
- 延迟由 er 和线长决定，控制反射的返回时间
- 从仅包含电阻负载的最小电路入手，是理解反射的捷径
与其只关注“反射发生在哪里”，
不如思考在哪里观察才能看到现象。
这样才能更准确地解读波形所表达的物理意义。
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