By Jiefu Wu, Graser

【 PCB 設計同步分析 】系列專題將解密六大隱藏分析技巧，幫助 EE、Layout 人員在設計前期階段不需依靠 SI / PI 專家就能做初步的模擬分析，快速找出並排除常見訊號 / 電源問題，提升設計品質和效率。接下來會帶領大家一一解鎖 IR Drop、Coupling、Impedance、Crosstalk、Reflection、Return Path 分析技巧，歡迎共同探討。

現今電子產品複雜度越趨增加，訊號速度越來越快，在訊號傳輸的過程中，如果訊號不斷反射便會對電子產品的運作造成影響，而這又與阻抗連續性以及阻抗匹配息息相關；而如何避免訊號反射，除了在硬體設計時的規劃外，在 PCB 設計階段針對訊號傳輸路徑進行分析和走線最佳化，並使傳輸訊號的發送與接收端阻抗匹配，亦是確保產品性能良好的不二法門。

本篇將透過設計實例詳解如何使用 Allegro IDA (In-Design Analysis, 設計同步分析) 的 Reflection 分析功能，在 PCB 佈線過程中同步進行訊號反射分析，只要搭配零件模型的掛載，EE 或 Layout 人員可以不需要倚靠 SI 人員，便能於設計中同步進行 SI 等級的訊號反射分析，即時確認並修正 PCB 設計，降低失敗的機率，並且減少重工的時間。

本文重點:

	常見訊號反射問題
	Reflection 分析挑戰
	如何設計同步進行 Reflection 分析
	零件模型設定訣竅
	Reflection 分析結果解析

什麼是 Reflection?

PCB「訊號傳輸線」上的意外回音

先前我們提到如何簡單的利用 Impedance 分析 來確認 PCB 上傳輸線的特性阻抗，現在是時候挑戰巨人歌利亞，更深入地對訊號做進一步分析了 (加油，大衛)。

而什麼是 Reflection (訊號反射)?

我們之前說到，將 PCB 上的訊號線想像成自來水管，水在水管中流動。當水從比較寬的水管往下流動時，突然尾段水管變窄了，部分的水流無法繼續前進，那就會往回沖了。同樣的情況拿到 PCB 上來說，傳送端與接收端阻抗不匹配即會造成信號的反射，此時接收端會將一部分電壓反射回傳送端，造成傳輸線中正在傳送出去的信號與反射回來的信號彼此你儂我儂，互相干擾。此外，傳輸線經過貫孔或是連接器，以及參考地平面不連續，也均會造成訊號反射。訊號不穩定，系統運作就不正常。

想像你對著空無一人的空屋叫喊，竟然聽到不應該得到的回應，豈不嚇死人。

為什麼需要 Reflection 分析?

訊號走線 - 失之毫釐、差之千里

一般在設計 PCB 時，Reflection (訊號反射) 常於以下幾種情況發生：

以往 EE / PCB Layout 工程師在設計產品時，多半會沿用經驗法則，或是使用其他分析工具做基本確認。但最多時候會需要專業 SI 人員幫忙對 PCB Layout 做實際模擬，得到精確的結果之後，再針對異常處做修正。而這一來一往的討論與資料往返便耗費了許多時間；尤其在交期趕的時候，SI 人員火大，EE / PCB Layout 人員苦不堪言，交期延遲，客戶發飆。

PCB Layout 上的走線千百條，需要注意的地方太多，尤其訊號頻率越來越高，速度越來越快，有時候失之毫釐，差之千里，差那麼一點點就會造成嚴重的影響；當客戶不斷要求修改設計的時候，有些細節更不能不注意，尤其是在會造成訊號反射的部分。

在很多時候，Layout 上的走線已做調整，貫孔的部分也做了初步確認，該加上的電阻 / 電容也加上了；但對於更高速敏感的訊號，我們必須看得更深入。這時候便會需要進一步為零件掛上 Models，進行分析時才能有零件的行為，並得到更為精確的結果，最後做細部的修正。

如果這些細部分析在 PCB 設計端便能夠執行，利用直觀的輔助分析工具幫助工程師即時分析、即時檢查、即時修正，將可大大減少錯誤發生的機會並減少各方討論的時間。交期不延遲，大家開心。

如何執行 Reflection 分析

現在 Allegro 中導入了 Sigrity 專業的模擬分析技術，將 IDA (In-Design Analysis, 設計同步分析) 帶入 PCB 設計流程之中，EE 或 Layout 工程師只需再多掛載零件模型，就可以輕鬆實現 SI 等級的訊號反射分析，預先掃除訊號線上的意外回音!

下方影片先帶你快速瞭解 Allegro 的 Reflection 分析工作流程。

( 中文配音 ; 建議開啟音訊聆聽觀看 )

※ 下一期預告：Return Path 分析技巧

更多【 PCB 設計同步分析隱藏技巧 】系列專題文章：

	技巧一 : 電源設計最佳化 IR Drop
	技巧二 : 訊號耦合干擾 Coupling
	技巧三 : 訊號特性阻抗 Impedance
	技巧四 : 訊號串擾 Crosstalk