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　　時(shí)域頻域概念

　　時(shí)域和頻域是信號(hào)的基本性質(zhì)，這樣可以用多種方式來分析信號(hào)，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(hào)的不同角度稱為域。時(shí)域頻域可清楚反應(yīng)信號(hào)與互連線之間的相互影響。

　　時(shí)域

　　時(shí)域是真實(shí)世界，是惟一實(shí)際存在的域。因?yàn)槲覀兊慕?jīng)歷都是在時(shí)域中發(fā)展和驗(yàn)證的，已經(jīng)習(xí)慣于事件按時(shí)間的先后順序地發(fā)生。而評(píng)估數(shù)字產(chǎn)品的性能時(shí)，通常在時(shí)域中進(jìn)行分析，因?yàn)楫a(chǎn)品的性能最終就是在時(shí)域中測(cè)量的。

　　時(shí)鐘波形的兩個(gè)重要參數(shù)是時(shí)鐘周期和上升時(shí)間。圖中標(biāo)明了1GHz時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘周期和10-90上升時(shí)間。下降時(shí)間一般要比上升時(shí)間短一些，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)更多的噪聲。

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

　　Fclock=1/Tclock

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

　　時(shí)域波形的下降時(shí)間也有一個(gè)相應(yīng)的值。根據(jù)邏輯系列可知，下降時(shí)間通常要比上升時(shí)間短一些，這是由典型CMOS輸出驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)造成的。在典型的輸出驅(qū)動(dòng)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(gè)兩個(gè)管子的中間。在任一時(shí)間，只有一個(gè)晶體管導(dǎo)通，至于是哪一個(gè)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(yùn)用較多，在高速數(shù)字應(yīng)用中也會(huì)遇到頻域。頻域最重要的性質(zhì)是：它不是真實(shí)的，而是一個(gè)數(shù)學(xué)構(gòu)造。時(shí)域是惟一客觀存在的域，而頻域是一個(gè)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(duì)頻域的描述，因?yàn)闀r(shí)域中的任何波形都可用正弦波合成。這是正弦波的一個(gè)非常重要的性質(zhì)。然而，它并不是正弦波的獨(dú)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(gè)性質(zhì)使它可以有效地描述其他任一波形：

　　(1)時(shí)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(gè)頻率不同的正弦波都是正交的。如果將兩個(gè)正弦波相乘并在整個(gè)時(shí)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(shí)會(huì)比僅僅在時(shí)域中能更快地得到答案。

　　而在實(shí)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(huì)得到一個(gè)類似正弦波的波形。而且，用幾個(gè)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(shí)域行為

　　時(shí)域頻域的關(guān)系

　　時(shí)域分析與頻域分析是對(duì)模擬信號(hào)的兩個(gè)觀察面。時(shí)域分析是以時(shí)間軸為坐標(biāo)表示動(dòng)態(tài)信號(hào)的關(guān)系;頻域分析是把信號(hào)變?yōu)橐灶l率軸為坐標(biāo)表示出來。一般來說，時(shí)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(hào)分析的趨勢(shì)是從時(shí)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。