Conmutación de onda reflejada

La conmutación de onda reflejada ^[1] es una técnica de señalización utilizada en buses de computadora de placa base como PCI .

Un bus de computadora de placa base es un tipo de placa de circuito impreso multicapa que tiene al menos una capa (casi) sólida de cobre llamada plano de tierra y al menos una capa de pistas de cobre que se utilizan como cables para las señales. Cada señal viaja a lo largo de una línea de transmisión formada por su pista y la estrecha franja de plano de tierra directamente debajo de ella. Esta estructura se conoce en ingeniería de radio como línea de microbanda .

Cada señal viaja desde un transmisor a uno o más receptores. La mayoría de los buses de computadora utilizan señales digitales binarias , que son secuencias de pulsos de amplitud fija. Para recibir los datos correctos, el receptor debe detectar cada pulso una sola vez. Para garantizar esto, el diseñador debe tener en cuenta las características de alta frecuencia de la microbanda.

Cuando el transmisor lanza un pulso a la microbanda, su amplitud depende de la relación entre las impedancias del transmisor y la microbanda. La impedancia del transmisor es simplemente su resistencia de salida . La impedancia de la microbanda es su impedancia característica , que depende de sus dimensiones y de los materiales utilizados en la construcción de la placa base. A medida que el borde delantero del pulso (la onda incidente ) pasa por el receptor, puede tener o no la amplitud suficiente para ser detectado. Si la tiene, se dice que el sistema utiliza conmutación de onda incidente . Este es el sistema utilizado en la mayoría de los buses de computadora anteriores a PCI, como el bus VME .

Cuando el pulso llega al final de la microbanda, su comportamiento depende de las condiciones del circuito en ese punto. Si la microbanda está correctamente terminada (normalmente con una combinación de resistencias ), el pulso se absorbe y su energía se convierte en calor . Este es el caso de un bus de conmutación de onda incidente. Si, por el contrario, no hay terminación al final de la microbanda y el pulso encuentra un circuito abierto, se refleja de nuevo hacia su fuente. A medida que esta onda reflejada viaja de vuelta a lo largo de la microbanda, su amplitud se suma a la del pulso original. A medida que la onda reflejada pasa por el receptor por segunda vez, esta vez desde la dirección opuesta, ahora tiene suficiente amplitud para ser detectada. Esto es lo que ocurre en un bus de conmutación de onda reflejada .

En los buses de conmutación de ondas incidentes, las reflexiones desde el extremo del bus son indeseables y se deben evitar agregando una terminación. La terminación de una traza de ondas incidentes varía en complejidad desde una terminación acoplada a CA y balanceada en CC hasta una terminación en serie con un solo resistor, pero todas las terminaciones de ondas incidentes consumen energía y espacio (Johnson y Graham, 1993). Sin embargo, los buses de conmutación de ondas incidentes pueden ser significativamente más largos que los buses de conmutación de ondas reflejadas que funcionan a la misma frecuencia.

Si la longitud limitada del bus es aceptable, un bus de conmutación de onda reflejada utilizará menos energía y menos componentes para funcionar a una frecuencia dada. El bus tiene que ser lo suficientemente corto, de modo que un pulso pueda viajar el doble de la longitud de la placa base (un viaje completo para la onda incidente y otro para la onda reflejada) y estabilizarse lo suficiente para ser leído en un solo ciclo de bus. El tiempo de viaje se puede calcular dividiendo la longitud de ida y vuelta del bus por la velocidad de propagación de la señal (que es aproximadamente la mitad o dos tercios de c , la velocidad de la luz en el vacío).

• Johnson, Howard; Graham, Martin (1993). Diseño digital de alta velocidad . Prentice Hall. ISBN 0-13-395724-1 .