Warum gilt Reflexion nur für Übertragungsleitungen?

Warum scheint das Konzept der Wellenreflexion nur für Übertragungsleitungen zu gelten? Beispielsweise ist für eine einfache Schaltung mit zwei Widerständen R1 = 50 und R2 = 75 die Spannungswelle, die vom ersten Widerstand kommt, der durch den Betrag reflektiert wird:$\Omega$$\Omega$

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

Dann würde es eine $(0.2)^2 = 0.04 = 4\%$ Leistungsreflexion und eine $1 - 0.04 = 96\%$ Leistungsübertragung bedeuten . Aber was ist dann die einfallende Kraft?

Ich denke, Sie könnten es abwischen, da "Übertragungsleitungen und Widerstände verschiedene Dinge sind", aber was ist dann der grundlegende Unterschied zwischen ihnen? Sie haben eine Art "Welle" von Elektronen, die sich in einem Widerstand "bewegen", und ich denke, wenn sie auf einen anderen Widerstand mit einer anderen Fähigkeit treffen, Elektronen "wandern" zu lassen, sollten sie teilweise zurückgehen und daher reflektiert werden.

Reflexionen finden überall statt, nicht nur in Übertragungsleitungen. Die Übertragungsleitung ist ein Modell der physikalischen Situation, das leicht auf ein Leiterpaar angewendet werden kann, dessen Länge mit der Wellenlänge des Signals vergleichbar oder größer ist und dessen Querschnitt regelmäßig ist.

Was bestimmt, ob Reflexionen wichtig sind, sind die Frequenzen in und die physikalische Größe der Schaltung. Wenn Sie unübertroffene Impedanzen haben, erhalten Sie reflektierte Wellen, wie Sie sie beschreiben, und entweder müssen Sie sich mit ihnen befassen, oder sie sind aus irgendeinem Grund vernachlässigbar. Hier sind zwei Gründe:

• Bei ausschließlich niederfrequenten Schaltungen werden die Reflexionen wiederholt reflektiert und setzen sich auf einer Zeitskala viel schneller ab, als sich die Signale ändern. Das heißt, jede Doppelreflexion ist ein zusätzliches Signal, das lediglich außer Phase mit dem ursprünglichen Signal ist, aber wenn sie mehr außer Phase geraten, fällt ihre Amplitude schnell genug ab, dass sie vernachlässigt werden können. (Sogar HF-Schaltkreise können auf diese Weise aufgebaut werden, wie aus vielen selbstgebauten HF- Amateurfunkgeräten hervorgeht.)

  Mit zunehmender Frequenz nimmt die Wellenlänge ab und die physikalische Größe Ihrer Komponenten wird relativ größer, und Sie müssen sich Gedanken über die Vermeidung von Impedanz-Unebenheiten machen. Hier beginnen Sie mit der Verwendung von Mikrostreifen- Entwurfstechniken in gedruckten Schaltungen.

• In digitalen Schaltungen können scharfe Übergänge Hochfrequenzkomponenten, die widerspiegeln , aber Sie haben keine Sorgen zu machen über das, solange Ihre Taktgeschwindigkeit ist viel langsamer als die Länge der Spuren / Drähte (es gibt eine Umwandlung über c zu machen das macht natürlich Sinn), denn bis die Uhr ihren nächsten Tick macht, haben sich alle Signale auf einen stabilen Zustand eingestellt.

  (Beachten Sie, dass es hier keine stehenden Wellen gibt, da die Ansteuersignale innerhalb der Periode eines einzelnen Takts Schritte sind (hohe bis niedrige oder niedrige bis hohe Logikpegel), keine periodischen Signale.)

  Mit zunehmender Taktrate verringert sich die verfügbare Einschwingzeit, sodass Sie entweder Reflexionen minimieren oder die Signallaufzeit minimieren müssen (damit das Einschwingen schneller erfolgt).

Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass eine Übertragungsleitung sowohl durch eine Kapazität als auch durch eine Induktivität (und normalerweise auch durch einen gewissen Widerstand) gekennzeichnet ist. Im wirklichen Leben beinhaltet die Übertragung eines Signals sowohl die Erzeugung eines Magnetfelds (da Strom fließt) als auch elektrischer Felder (da entlang des Leiters eine Spannungsdifferenz besteht). Der Rahmen für den Umgang mit diesen Bereichen sind die Konzepte von Induktivität und Kapazität. Eine Übertragungsleitung kann als verteiltes induktives / kapazitives Netzwerk modelliert werden, und es sind die Energiespeicherattribute der Übertragungsleitung, die es ihr ermöglichen, die Effekte zu erzeugen, die sie erzeugt. Der Grund, warum es sich anders verhält als ein idealer Widerstand, ist, dass es so istanders. Bei Audiofrequenzen und kurzen Entfernungen spielen diese Effekte keine Rolle, aber bei hohen Frequenzen oder langen Entfernungen können sie wichtig werden. Eine der ersten Anwendungen, die eine Behandlung dieses Materials forderten, waren die transatlantischen Telegraphenkabel. Nicht sehr hohe Frequenzen, aber die langen Längen verursachten unerwartete Probleme. Sie können hier beispielsweise htp: //faculty.uml.edu/cbyrne/Cable.pdf lesen , um eine Diskussion zu führen.

Die elektromagnetischen Effekte, von denen Sie sprechen, gelten für hohe Frequenzen. Normalerweise ist die Frequenz für die Schaltungsanalyse klein, sodass Reflexions- und Übertragungskonzepte nicht gelten.

Ein Widerstand ist fast per Definition ein konzentriertes Schaltungselement. Übertragungsleitungen werden verwendet, um Situationen zu modellieren, in denen die Länge der Leitung nahe an oder größer als die Wellenlänge ist. Wenn Ihr physikalischer Widerstand größer als die Wellenlänge ist, müssen Sie ihn als etwas komplexeres als einen einfachen konzentrierten Widerstand modellieren. Eine Option könnte eine verlustbehaftete Übertragungsleitung sein.

Übertragungsleitungseffekte treten auf, wenn die Anstiegszeit des Treibers schneller ist als die Laufzeitverzögerung des Kabels. Ist dies nicht der Fall, verhält sich der Draht typischerweise wie eine konzentrierte Induktivität und die Last wie eine konzentrierte Kapazität. Ich habe viel mit SPICE und Messungen von PC-Karten modelliert und das habe ich gefunden.