Напряжение на коаксиальной линии - процесс расчета

Во-первых, прочитайте этот ответ для общего описания того, что происходит.

В вашем конкретном примере при t = 0 на линию передачи подается 6 В, которая изначально имеет 0 В по всей длине. Поскольку источник имеет нулевое сопротивление, полные 6 В появляются на импедансе линии 75 Ом, и в нее втекает ток 6 В / 75 Ом = 80 мА. Эта волна распространяется к терминатору.

При t = 500 нс эта волна достигает окончания 150 Ом. Однако при напряжении 6 В через это окончание обычно проходит только 40 мА, поэтому в линии имеется избыток на 40 мА. Напряжение поднимается выше6 В достаточно, чтобы компенсировать этот избыточный ток в линии, имея в виду, что по мере роста напряжения через оконечную нагрузку также протекает больший ток. На каждый вольт выше 6 В, когда напряжение повышается, 1/3 избыточного тока проходит через терминатор 150 Ом, а 2/3 его возвращается в импеданс линии 75 Ом. Так как имеем избыток 40 мА, то напряжение растет до тех пор, пока в терминатор не потечет еще 13,33 мА, а обратно в линию не потечет 26,67 мА. Поскольку теперь через терминатор проходит всего 53,33 мА, напряжение возрастает до 53,33 мА × 150 Ом = 8 вольт. Эта волна (шаг от 6В до 8В) распространяется обратно к источнику. В целом можно сказать, что это отношение импеданса линии к импедансу завершения всегда отражает 1/3 падающей волны обратно с той же полярностью.

При t = 1000 нс = 1,0 мкс эта волна достигает источника. Однако, поскольку источник имеет нулевой импеданс, напряжение там должно оставаться на уровне 6В. По сути, это создает шаг -2,0 В, который напрямую отменяет шаг +2,0 В, созданный терминатором. Однако ток в линии был снижен терминатором с 80 мА изначально до 53,33 мА, а это значение тока по всей линии в данный момент времени. Но для создания этой новой отрицательной ступени необходимо, чтобы ток в линии упал еще на 2,0 В/75 Ом = 26,67 мА. Эта ступенька распространяется к терминатору, но теперь ток в линии за ней уменьшается всего до 26,67 мА. Другими словами, оконечная нагрузка с нулевым сопротивлением (даже в истоке) отражает падающую волну со 100%-ной амплитудой, но напряжение инвертируется, а добавочный ток удваивается.

При t = 1,5 мкс этот новый шаг (ΔV = -2,0 В) достигает терминатора. Но опять же, ток и напряжение не соответствуют тому, что требуется терминатору (40 мА при 6 В), поэтому терминатор еще раз отражает 1/3 этой волны обратно к источнику, делая линейное напряжение 6,0–2,0 В. /3 = 5,333 В. Это, кстати, и есть ответ на исходный вопрос, так как это напряжение, которое существует на терминаторе с 1,5 мкс до прихода следующего отражения от источника в 2,5 мкс.

Эти отражения продолжаются, с уменьшением амплитуды на 1/3 при каждом отражении на терминаторе, пока все в конце концов не уляжется с линейным напряжением 6 В и 40 мА, протекающими через линию и терминатор.

Напряжение на конце выглядит следующим образом: