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直流电源高频和直流电源高速概念

2017-6-16 10:35:21      点击:

高频直流电源信号我们在射频领域经常会提到,一般指有重复周期的正弦波。当经过傅里叶变化转换到频域后它的频谱基本上集中在一个频点上。

直流电源高频和直流电源高速概念

而高速直流电源信号则指的是直流电源信号本身有低电平和高电平的状态,且低电平变化到高电平的时间足够的短(上升时间),高速直流电源信号有一个很大的特征是包含直流分量,经过傅里叶变化转换到频域后它的频谱分布在好几个频点上。

直流电源高频和直流电源高速概念

上面的例子属于比较特殊的一种高速直流电源信号,直流电源信号呈现周期性的变化,一般作为时钟使用。很多情况下高速直流电源信号是没有周期性变化的,比如PRBS码型,它在频域上的频谱分布则更加的丰富。

直流电源高频和直流电源高速概念

高频直流电源信号因为有周期性的特点,它的特征参数主要为周期(T),频率(1/T)以及相位。

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但是对于高速直流电源信号来说最主要的描述方法则是数据率(时钟直流电源信号除外),其中直流电源信号最小的时间单元宽度叫做该直流电源信号的UI(unit interval),UI的倒数则为速率,单位为bps(bit per-second),由此可知速率越大,UI越小。

直流电源高频和直流电源高速概念

高速直流电源信号属于时域,高频直流电源信号属于频域,时域和频域之间有着紧密的联系,它们可以通过傅里叶变化相互转换。因为高速直流电源信号可以分解成很多个单一频点的正弦波,所有很多时域的现象可以由频域来分析解释,比如反射,损耗和串扰。

直流电源高频和直流电源高速概念

在高速直流电源信号中有一个直流电源信号带宽的概念,直流电源信号带宽定义为直流电源信号的最高有效正弦波分量。最高有效分量是指的是某个频率点的正弦波,高于这点的直流电源信号谐波分量幅度比理想方波中相应频率的幅度小到某种程度 例如常用的3dB。3dB带宽规定:功率下降50%即电压幅度降至70%。

直流电源高频和直流电源高速概念

1GHz频率0.08ns上升沿的方波在其5次谐波时的幅值是理想的方波的70%,其带宽接近于5GHz。所以带宽和直流电源信号的上升沿有关,和数据率没有太大的关系,直流电源信号带宽与上升边呈倒数关系,一般有一个经验法则如下:

直流电源高频和直流电源高速概念

上式可理解为:BW=1/(3RT),即直流电源信号上升边•带宽=0.35。若直流电源信号上升边1ns,带宽则约为0.35GHz。若带宽为3GHz,则上升边为0.1ns。

上图中四个不同的波形,每个波形的数据率都为1Gbps。但是因为每个直流电源信号的上升时间不相同,因此它们的带宽也是不同的。