发出 3.3V，为什么收到 5.5V？
一句话总结
电缆不是瞬间传送设备。快速电压变化会沿线路传播，当线路两端的阻抗不同时，信号会反射回来。接收端电压高于发送电压，也可能正是这种反射造成的。
图中是按本课程相同标称条件计算得到的真实求解器输出，并非实物测量。阅读时不仅要看曲线颜色，还要同时查看图例、电压轴与时间轴。
为什么需要了解这些
“输出设置为 3.3V，输入端却出现了 5.5V。”第一反应可能是怀疑测量仪器故障。但在传输线边界，入射波与反射波相加，确实可能产生高于电源电压的瞬时电压。本课不会连接设备，而是使用 ngspice 的理想传输线模型复现这一现象。这并不表示已经确认真实开发板能够承受该电压。
在慢速电路中，把整条导线视为同一电位通常不会暴露明显问题。但当信号上升时间短于传播时间时，发送端已经变化，接收端却仍处于旧状态。重要的比较并非每秒发送多少次数据，而是边沿变化得有多快。即使传输频率较低，边沿很快的信号也可能需要进行这项审查。
如果在前面的电子电路入门中学过电阻分压，那么起点相同。不同之处在于，最初发送器看到的负载是什么。在波到达远端再返回之前，发送器不可能立即知道远端电阻已经改变。它先与线路的特性阻抗 Z0 分压，稍后返回的波才会改变发送端状态。
工作原理
先固定本次模型中的名称与单位。Vs 是电源电压，单位 V；Rs 是驱动器电阻与额外串联电阻之和，单位 Ω；Z0 是线路特性阻抗，单位 Ω；RL 是负载电阻，单位 Ω。TD 是单程传播时间。这里不直接输入线路物理长度，而是指定 Z0 与 TD，相当于用这两个数字概括介质与布线结构。
| 项目 | 基准条件 | 含义 |
|---|---|---|
| 电源 | 3.3V，1ns 时开始上升 | 并非在时间 0 开启的信号 |
| 边沿 | 上升时间 0.2ns | 不是理想垂直线，而是短暂斜坡 |
| 源端 | 驱动器 10Ω，额外 0Ω | 总 Rs 为 10Ω |
| 线路 | Z0=50Ω，TD=2ns | 往返需要 4ns |
| 负载 | 1GΩ | 非常大，但不是无穷大 |
最初向前传播的电压幅度 A 通过分压求得。反射系数表示边界电阻与线路之间的差异程度，没有单位。负载处的反射波等于 A 乘以 ΓL，接收端看到的电压则是两列波之和，即 A×(1+ΓL)。
A = Vs × Z0 / (Rs + Z0)
ΓL = (RL - Z0) / (RL + Z0)
ΓS = (Rs - Z0) / (Rs + Z0)
첫 수신 평탄부 = A × (1 + ΓL)
두 번째 수신 평탄부 = A × (1 + ΓL) × (1 + ΓS × ΓL)
在基准条件下，A 为 2.75V。负载非常大时，ΓL 接近 1，因此第一个接收平台约为 5.5V。驱动器的 10Ω 小于线路的 50Ω，所以 ΓS 为负。返回的波在源端反射并再次到达负载后，下一次变化方向为负。因此，不能简单认为“发生反射就一定变大”，必须同时观察反射系数的符号和已经累积的波。
时间也要同时计算。发送边沿在 1ns 出发，因此接收边沿从 3ns 开始出现；还要经过 0.2ns 的上升时间，才能读取第一个平台。负载反射回来的波约在 5ns 到达源端，从源端再次出发的波约在 7ns 到达负载。如果误把 TD 当作往返时间而输入 4ns，即使电压看似合理，事件顺序也会改变。
CSV 中的 time_s 单位是秒，而输入 JSON 中的时间字段单位是 ns。同一时刻在 CSV 中写作 3e-9，在说明中则写作 3ns。求阈值电压到达时刻时，应找出最先夹住阈值的两个样本点，并进行线性插值。如果第一个样本就已不低于阈值，则返回第一个时刻；如果始终未达到，则返回 None。若一律返回 0，就会混淆“未达到”和“一开始就很高”两种情况。
如果只选择第一个高于阈值的样本点，实际交叉发生得更早，记录却会偏晚。例如，2ns 时为 1V、4ns 时为 3V，则按线性插值计算，2V 的交叉点是 3ns。这项计算是一种假设两点之间线性的数值约定，并不是对真实电磁场全部细节的测量结果。
生产现场会看到什么
信号完整性工作并不是只看一个输出数字，而是要建立电路与布线模型，解释波形的时间和电压，并说明理想预测与真实测量为何不同。本课程把公开的 NVIDIA SI/PI 职位中对传输线理论、仿真和脚本编写的要求转化为这些操作。单份招聘信息不能代表整个招聘市场，也不能保证就业可能性。
真实硬件还会加入损耗、输入电容、封装、连接器、过孔和测量探头。本次 ngspice T 元件是理想单模无损线路。若要选择真实电缆材料，或判断 PCB 是否满足额定要求，还需要额外模型和测量。本课程的作用，是先在受限模型中把原理单独提取出来学习。
接下来学习什么
下一模块将观察一个电阻为什么会改变反射。最后一个模块的实验会读取真实求解器生成的 CSV，并用 Python 函数计算到达时刻与反射电压。不要只复制示例数字，而要在不同电压与电阻条件下仍满足同一契约。