Pourquoi la réflexion ne s'applique qu'aux lignes de transmission?

Pourquoi le concept de réflexion des ondes semble-t-il s'appliquer uniquement aux lignes de transmission? Par exemple, pour un circuit simple à deux résistances R1 = 50 et R2 = 75 Ω , l'onde de tension provenant de la première résistance est réfléchie par la quantité:$\Omega$$\Omega$

?$\Gamma = \dfrac{75-50}{75+50} = 0.2$

Cela signifierait alors un réflexion de puissance et un 1 - 0,04 = 96 % de transfert de puissance. Mais alors quelle est la puissance incidente?$(0.2)^2 = 0.04 = 4\%$$1 - 0.04 = 96\%$

Je suppose que vous pourriez le balayer car "les lignes de transmission et les résistances sont des choses différentes", mais alors quelle est la distinction fondamentale entre elles? Vous avez en quelque sorte une "vague" d'électrons "voyageant" dans une résistance, et je suppose que s'ils frappent une autre résistance avec une capacité différente de laisser les électrons "voyager", alors ils devraient partiellement revenir en arrière, donc se refléter.

Les réflexions se produisent partout, pas seulement dans les lignes de transmission. La ligne de transmission est un modèle de la situation physique, qui est facile à appliquer à une paire de conducteurs dont la longueur est comparable ou supérieure à la longueur d'onde du signal, et qui est régulière en coupe transversale.

Ce qui détermine si les réflexions comptent, ce sont les fréquences et la taille physique du circuit. Si vous avez des impédances inégalées, vous obtenez des ondes réfléchies comme vous le décrivez, et soit vous devez les gérer, soit elles sont négligeables pour une raison quelconque. Voici deux raisons:

• Pour les circuits exclusivement basse fréquence, les réflexions se réfléchissent de manière répétée et s'installent sur une échelle de temps beaucoup plus rapide que les signaux ne changent. C'est-à-dire que chaque double réflexion est un signal supplémentaire qui est simplement déphasé par rapport au signal d'origine, mais à mesure qu'ils s'éloignent davantage de leur phase, leur amplitude diminue suffisamment rapidement pour pouvoir être négligée. (Même les circuits RF peuvent être construits de cette façon, comme on peut le voir sur de nombreux équipements de radio amateur HF fabriqués à la maison .)

  À mesure que la fréquence augmente, la longueur d'onde diminue, et la taille physique de vos composants devient relativement plus grande, et vous commencez à vous soucier d'éviter les «bosses» d'impédance. C'est là que vous commencez à utiliser des techniques de conception à microruban dans les circuits imprimés.

• Dans les circuits numériques, les transitions nettes peuvent avoir des composants haute fréquence qui se refléteront mais vous n'avez pas à vous en soucier tant que votre vitesse d'horloge est beaucoup plus lente que la longueur de vos traces / fils (il y a une conversion via c pour faire cela a du sens, bien sûr) car au moment où l'horloge sonne, tous les signaux se sont stabilisés.

  (Notez qu'il n'y a pas d' ondes stationnaires ici car pendant la période d'une seule horloge, les signaux de conduite sont des pas (niveaux logique haut à bas ou bas à haut), pas des signaux périodiques.)

  À mesure que la vitesse d'horloge augmente, le temps de stabilisation disponible diminue, ce qui vous oblige à minimiser les réflexions ou à minimiser le temps de parcours du signal (afin que la stabilisation se produise plus rapidement).

La différence entre eux est qu'une ligne de transmission se caractérise à la fois par une capacité et une inductance (et généralement une certaine résistance également). Dans la vie réelle, la transmission d'un signal implique à la fois la génération d'un champ magnétique (puisque le courant circule) et de champs électriques (car il y a une différence de tension le long du conducteur). Le cadre pour traiter ces domaines sont les concepts d'inductance et de capacité. Une ligne de transmission peut être modélisée comme un réseau inductif / capacitif distribué, et ce sont les attributs de stockage d'énergie de la ligne de transmission qui lui permettent de produire les effets qu'elle produit. Donc, la raison pour laquelle elle se comporte différemment d'une résistance idéale est qu'elle estdifférent. Aux fréquences audio et aux courtes distances, ces effets n'ont pas vraiment d'importance, mais aux hautes fréquences ou sur de longues distances, ils peuvent devenir importants. L'une des premières applications à exiger le traitement de ces produits a été les câbles télégraphiques transatlantiques. Pas de très hautes fréquences, mais les longues longueurs ont causé des problèmes inattendus. Vous pouvez lire ici htp: //faculty.uml.edu/cbyrne/Cable.pdf par exemple, pour une discussion.

Les effets électromagnétiques dont vous parlez s'appliquent aux hautes fréquences. Normalement, pour l'analyse des circuits, la fréquence est faible, de sorte que les concepts de réflexion et de transmission ne s'appliquent pas.

Une résistance est un élément de circuit intégré presque par définition. Les lignes de transmission sont utilisées pour modéliser des situations où la longueur de la ligne est proche ou supérieure à la longueur d'onde. Si votre résistance physique est plus grande que la longueur d'onde, vous devez la modéliser comme quelque chose de plus complexe qu'une simple résistance groupée. Une option pourrait être une ligne de transmission avec perte.

Les effets de ligne de transmission se produisent lorsque le temps de montée du pilote est plus rapide que le retard de propagation du fil. Si ce n'est pas le cas, le fil se comporte généralement comme une inductance localisée et la charge comme une capacité localisée. J'ai fait beaucoup de modélisation en utilisant SPICE et des mesures de cartes PC et c'est ce que j'ai trouvé.