第四十五篇 信号上升时间的理解

一般有两种定义:

1.10%VCC-90%VCC

2.20%VCC-80%VCC

信号上升时间可能引起的问题:反射、串扰、电磁辐射、地弹、轨道塌陷、噪声问题等。

信号上升时间的减小,从频谱分析的角度来说就是信号带宽的增加,也就是信号中有更多的高频分量,正是这些高频分量造成设计的困难。

因此,学习信号完整性,你必须有这样的概念:信号陡峭的上升沿,是产生信号完整性问题的罪魁祸首。

信号上升时间和带宽的关系

tr=0.35/BW;

数字电路输出的通常是方波,方波可以通过傅里叶变换成一系列不同频率的正弦波;

方波的形成过程:

1个频率是100MHz的正弦波,就是所谓的基频信号;

叠加1个3次谐波(频率300MHz的正弦波),上升沿变陡峭;

叠加1个5次谐波(频率500MHz的正弦波),上升沿更陡峭;

叠加1个7次谐波(频率700MHz的正弦波),上升沿更陡峭;

叠加1个n次谐波,最终的波形几乎方波;

上升时间和叠加谐波分量的关系:

蓝色是基频信号上升沿;

绿色是叠加了3次谐波后的上升沿;

红色是叠加了3次、5次、7次谐波后的上升沿;

黑色是叠加到217次谐波后的上升沿;

可知,谐波分量越高,边沿越陡峭;

或者说 上升沿陡峭,上升时间短,信号的带宽就高;(非常重要)

补充说明:

最后合成的方波,其波形重复频率是100MHz。

叠加谐波只会影响上升时间,不会影响其波形的重复频率;

信号上升时间和100MHz这个频率无关,换成50MHz还是这个规律。

最终结论:

影响信号完整性的不是不是波形的重复频率,而是信号的上升时间!

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