高速信號與高頻信號有何區別?
對高頻和高速電路沒(méi)有嚴格的區分,僅僅是針對不同的設計問(wèn)題,人為劃分的一個(gè)大概的范疇。以下是我以前整理的一些理解。
“高速電路”已經(jīng)成為當今電子工程師們經(jīng)常提及的一個(gè)名詞,但究竟什么是高速電路?
這的確是一個(gè)“熟悉”而又“模糊”的概念。
而事實(shí)上,業(yè)界對高速電路并沒(méi)有一個(gè)統一的定義,通常對高速電路的界定有以下多種看法:有人認為,如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過(guò)45MHZ-50MHZ,而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個(gè)電子系統一定的份量(比如說(shuō)1/3),就稱(chēng)為高速電路;
也有人認為高速電路和頻率并沒(méi)有什么大的聯(lián)系,是否高速電路只取決于它們的上升時(shí)間;還有人認為高速電路就是我們早些年沒(méi)有接觸過(guò),或者說(shuō)能產(chǎn)生并且考慮到趨膚效應的電路;更多的人則對高速進(jìn)行了量化的定義,即當電路中的數字信號在傳輸線(xiàn)上的延遲大于1/2上升時(shí)間時(shí),就叫做高速電路。最后的定義為大部分設計者所接受。
此外,還有一個(gè)容易產(chǎn)生混淆的是“高頻電路”的概念,“高頻”和“高速”有什么區別呢?
對于高頻,很多人的理解就是較高的信號頻率,雖然不能說(shuō)這種看法有誤,但對于高速電子設計工程師來(lái)說(shuō),理解應當更為深刻,我們除了關(guān)心信號的固有頻率,還應當考慮信號****時(shí)同時(shí)伴隨產(chǎn)生的高階諧波的影響,一般我們使用下面這個(gè)公式來(lái)做定義信號的****帶寬,有時(shí)也稱(chēng)為EMI****帶寬:
F=1/(Tr*π), F是頻率(GHz);Tr(納秒)指信號的上升時(shí)間或下降時(shí)間。
通常當 F>100MHz的時(shí)候,就可以稱(chēng)為高頻電路。所以,在數字電路中,是否是高頻電路,并不在于信號頻率的高低,而主要是取決于上升沿和下降沿。根據這個(gè)公式可以推算,當上升時(shí)間小于3.185ns左右的時(shí)候,我們認為是高頻電路。
總的說(shuō)來(lái),如果一定要給“高速電路”和"高頻電路”比較出一個(gè)區別來(lái),那就是高速電路主要看信號的上升/下降時(shí)間和傳輸線(xiàn)延遲的關(guān)系,當然可能是大于1/2上升時(shí)間,也可能是1/4、1/6或1/8,根據不同的應用而定。而對于高頻電路的定義,主要看其邊沿產(chǎn)生的頻譜,是信號本身的特征,而不考慮傳輸線(xiàn)的因素。當然****帶寬是超過(guò)100M、500M、還是1GHz,這個(gè)也沒(méi)有嚴格的定義,根據不同的應用而定。
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