前面一篇文章提到過影響信號完整性的是dV/dt,不是頻率,dV/dt是一種時域的描述,時域與頻域是可以通過傅里葉變換進行相互轉(zhuǎn)換的。
1. 轉(zhuǎn)折頻率Fknee
所以,在這里要引入一個將上升時間與頻率聯(lián)系在一起的重要概念:轉(zhuǎn)折頻率,轉(zhuǎn)折頻率的計算表達式為:
其中,F(xiàn)knee表示轉(zhuǎn)折頻率,Tr表示上升時間。這個值表示包含了信號能量95%的頻譜的截至點。
根據(jù)傅里葉變換,方波可以分解為無窮次正弦波的諧波疊加形式,方波的邊沿即上升沿或下降沿越陡峭,其包含的諧波次數(shù)就越多,轉(zhuǎn)折頻率表示諧波能量累加占總能量95%的諧波次數(shù)值。由此可知,F(xiàn)knee越高,就表示速度越高,速度越高轉(zhuǎn)折頻率就越高,從而將速度與頻率聯(lián)系到一起。
通過這些理論學(xué)習(xí),讓我們能更加充分的理解,為什么CLK信號上升時間越短,高次諧波分量越大,對EMC的影響越大,因此我們在電路設(shè)計過程中在滿足系統(tǒng)時序的前提下,應(yīng)該盡量降低這些高頻信號的上升時間。
2. 另一個重要參數(shù)---帶寬
經(jīng)常還會接觸到另一個參數(shù),是帶寬。
這個概念主要是因為從模擬領(lǐng)域轉(zhuǎn)換到數(shù)字領(lǐng)域后,需要將頻率響應(yīng)轉(zhuǎn)換成上升時間。
具體來說,信號通過傳輸線時,可以看成是信號各頻譜分量同時在傳輸線中傳播,有些頻譜分量會因為損耗而衰減掉,有些則會失真加強。到了接收端后,需要通過頻譜分量響應(yīng)重新生成信號,將頻率響應(yīng)轉(zhuǎn)換為上升時間,這個時候就涉及到這個參數(shù)。所以,設(shè)備制造商通常會給出這個值告訴使用者設(shè)備的精度。
例如,示波器制造商通常會給出每個垂直放大器標(biāo)出最大工作帶寬,以及探頭標(biāo)出相應(yīng)的最大帶寬,超過這個帶寬的頻譜分量會被舍棄掉。憑借經(jīng)驗,從時域圖中測量10%到90%的上升時間可以得到與帶寬近似關(guān)系表達式:BW=0.35/Tr??梢钥闯?,BW與FKnee挺像的。
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原文標(biāo)題:信號完整性之轉(zhuǎn)折頻率與帶寬的關(guān)聯(lián)
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