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　　時域頻域概念

　　時域和頻域是信號的基本性質(zhì)，這樣可以用多種方式來分析信號，每種方式提供了不同的角度。解決問題的最快方式不一定是最明顯的方式，用來分析信號的不同角度稱為域。時域頻域可清楚反應(yīng)信號與互連線之間的相互影響。

　　時域

　　時域是真實世界，是惟一實際存在的域。因為我們的經(jīng)歷都是在時域中發(fā)展和驗證的，已經(jīng)習(xí)慣于事件按時間的先后順序地發(fā)生。而評估數(shù)字產(chǎn)品的性能時，通常在時域中進行分析，因為產(chǎn)品的性能最終就是在時域中測量的。

　　時鐘波形的兩個重要參數(shù)是時鐘周期和上升時間。圖中標明了1GHz時鐘信號的時鐘周期和10-90上升時間。下降時間一般要比上升時間短一些，有時會出現(xiàn)更多的噪聲。

　　時鐘周期就是時鐘循環(huán)重復(fù)一次的時間間隔，通產(chǎn)用ns度量。時鐘頻率Fclock，即1秒鐘內(nèi)時鐘循環(huán)的次數(shù)，是時鐘周期Tclock的倒數(shù)。

　　Fclock=1/Tclock

　　上升時間與信號從低電平跳變到高電平所經(jīng)歷的時間有關(guān)，通常有兩種定義。一種是10-90上升時間，指信號從終值的10%跳變到90%所經(jīng)歷的時間。這通常是一種默認的表達方式，可以從波形的時域圖上直接讀出。第二種定義方式是20-80上升時間，這是指從終值的20%跳變到80%所經(jīng)歷的時間。

　　時域波形的下降時間也有一個相應(yīng)的值。根據(jù)邏輯系列可知，下降時間通常要比上升時間短一些，這是由典型CMOS輸出驅(qū)動器的設(shè)計造成的。在典型的輸出驅(qū)動器中，p管和n管在電源軌道Vcc和Vss間是串聯(lián)的，輸出連在這個兩個管子的中間。在任一時間，只有一個晶體管導(dǎo)通，至于是哪一個管子導(dǎo)通取決于輸出的高或低狀態(tài)。

　　頻域

　　頻域，尤其在射頻和通信系統(tǒng)中運用較多，在高速數(shù)字應(yīng)用中也會遇到頻域。頻域最重要的性質(zhì)是：它不是真實的，而是一個數(shù)學(xué)構(gòu)造。時域是惟一客觀存在的域，而頻域是一個遵循特定規(guī)則的數(shù)學(xué)范疇。

　　正弦波是頻域中唯一存在的波形，這是頻域中最重要的規(guī)則，即正弦波是對頻域的描述，因為時域中的任何波形都可用正弦波合成。這是正弦波的一個非常重要的性質(zhì)。然而，它并不是正弦波的獨有特性，還有許多其他的波形也有這樣的性質(zhì)。正弦波有四個性質(zhì)使它可以有效地描述其他任一波形：

　　(1)時域中的任何波形都可以由正弦波的組合完全且惟一地描述。

　　(2)任何兩個頻率不同的正弦波都是正交的。如果將兩個正弦波相乘并在整個時間軸上求積分，則積分值為零。這說明可以將不同的頻率分量相互分離開。

　　(3)正弦波有精確的數(shù)學(xué)定義。

　　(4)正弦波及其微分值處處存在，沒有上下邊界。

　　使用正弦波作為頻域中的函數(shù)形式有它特別的地方。若使用正弦波，則與互連線的電氣效應(yīng)相關(guān)的一些問題將變得更容易理解和解決。如果變換到頻域并使用正弦波描述，有時會比僅僅在時域中能更快地得到答案。

　　而在實際中，首先建立包含電阻，電感和電容的電路，并輸入任意波形。一般情況下，就會得到一個類似正弦波的波形。而且，用幾個正弦波的組合就能很容易地描述這些波形，如下圖2.2

　　所示：

　　圖2.2 理想RLC電路相互作用的時域行為

　　時域頻域的關(guān)系

　　時域分析與頻域分析是對模擬信號的兩個觀察面。時域分析是以時間軸為坐標表示動態(tài)信號的關(guān)系;頻域分析是把信號變?yōu)橐灶l率軸為坐標表示出來。一般來說，時域的表示較為形象與直觀，頻域分析則更為簡練，剖析問題更為深刻和方便。目前，信號分析的趨勢是從時域向頻域發(fā)展。然而，它們是互相聯(lián)系，缺一不可，相輔相成的。