¿Por qué la reflexión solo se aplica a las líneas de transmisión?

Las reflexiones ocurren en todas partes, no solo en las líneas de transmisión. La línea de transmisión es un modelo de la situación física, que es fácil de aplicar a un par de conductores cuya longitud es comparable o mayor a la longitud de onda de la señal, y que es regular en la sección transversal.

Lo que determina si las reflexiones importan son las frecuencias en y el tamaño físico del circuito. Si tiene impedancias inigualables, entonces obtiene ondas reflejadas tal como describe y tiene que lidiar con ellas o son insignificantes por alguna razón. Aquí hay dos razones:

• Para circuitos exclusivamente de baja frecuencia, los reflejos se reflejan repetidamente y se establecen en una escala de tiempo mucho más rápido que las señales cambian. Es decir, cada reflexión doble es una señal adicional que simplemente está fuera de fase con la señal original, pero a medida que se van desfasando, su amplitud disminuye lo suficientemente rápido como para que puedan ser ignorados. (Incluso los circuitos de RF pueden construirse de esta manera, como se puede ver en una gran cantidad de equipos de radioaficionados HF ).

  A medida que aumenta la frecuencia, la longitud de onda disminuye y el tamaño físico de sus componentes se hace relativamente más grande, y comienza a tener que preocuparse por evitar los "golpes" de impedancia. Aquí es donde comienza a utilizar las técnicas de diseño microstrip en circuitos impresos.

• En los circuitos digitales, las transiciones nítidas pueden tener componentes de alta frecuencia que se reflejarán, pero no tiene que preocuparse por esto siempre que la velocidad de su reloj sea mucho más lenta que la longitud de sus trazas / cables (hay una conversión a través de c para que tenga sentido, por supuesto) porque, por supuesto, la hora en que el reloj hace su siguiente tick todas las señales se han estabilizado.

  (Tenga en cuenta que no hay olas estacionarias aquí porque dentro del período de un solo reloj las señales de conducción son pasos (niveles lógicos alto a bajo o bajo a alto), no señales periódicas.

  A medida que aumenta la velocidad del reloj, el tiempo de establecimiento disponible disminuye, lo que requiere que minimice los reflejos o minimice el tiempo de viaje de la señal (para que la configuración se realice más rápido).

La diferencia entre ellos es que una línea de transmisión se caracteriza por una capacitancia y una inductancia (y por lo general también una cierta resistencia). En la vida real, la transmisión de una señal implica tanto la generación de un campo magnético (ya que la corriente fluye) como los campos eléctricos (ya que existe una diferencia de voltaje a lo largo del conductor). El marco para tratar estos campos son los conceptos de inductancia y capacitancia. Una línea de transmisión se puede modelar como una red distribuida inductiva / capacitiva, y son los atributos de almacenamiento de energía de la línea de transmisión los que le permiten producir los efectos que produce. Entonces, la razón por la que se comporta de manera diferente a una resistencia ideal es que es diferente. En las frecuencias de audio y distancias cortas, estos efectos realmente no importan, pero a frecuencias altas o largas pueden llegar a ser importantes. Una de las primeras aplicaciones en exigir el tratamiento de estas cosas fueron los cables telegráficos transatlánticos. Frecuencias no muy altas, pero las largas longitudes causaron problemas inesperados. Puede leer aquí htp: //faculty.uml.edu/cbyrne/Cable.pdf por ejemplo, para una discusión.

Los efectos electromagnéticos de los que habla se aplican a altas frecuencias. Normalmente, para el análisis de circuitos, la frecuencia es pequeña, por lo que no se aplican los conceptos de reflexión y transmisión.

Una resistencia es un elemento de circuito concentrado casi por definición. Las líneas de transmisión se utilizan para modelar situaciones en las que la longitud de la línea es cercana o mayor que la longitud de onda. Si su resistencia física es más grande que la longitud de onda, necesita modelarla como algo más complejo que una resistencia concentrada simple. Una opción podría ser una línea de transmisión con pérdida.

Los efectos de la línea de transmisión se producen cuando el tiempo de subida del controlador es más rápido que el retardo de propagación del cable. Si este no es el caso, el cable normalmente se comporta como una inductancia concentrada y la carga como una capacitancia concentrada. He hecho mucho modelado usando SPICE y mediciones de tableros de PC y eso es lo que he encontrado.