一個(gè)25MHZ時(shí)鐘信號(hào)的單調(diào)性問題測(cè)試分析

圖3使用一個(gè)6G帶寬、20GS/S的示波器測(cè)試一個(gè)25M的時(shí)鐘上升沿的測(cè)試結(jié)果
那么到底是由于示波器帶寬的原因還是由于示波器采樣率的原因?qū)е略摃r(shí)鐘信號(hào)在1G帶寬的示波器上和6G帶寬的示波器上測(cè)試結(jié)果的差異呢？下圖4為用一個(gè)6G帶寬的示波器，10GS/s采樣率去測(cè)量該時(shí)鐘信號(hào)的測(cè)試結(jié)果圖：

圖4 使用一個(gè)6G帶寬、10GS/S的示波器測(cè)試一個(gè)25M的時(shí)鐘上升沿的測(cè)試結(jié)果
從圖4中我們可以看到，波形的回溝已經(jīng)變得很不明顯，和1G帶寬，10GS/s采樣率的示波器測(cè)得的結(jié)果很類似，另外我們還將6GHZ帶寬的示波器帶寬限制到了1GHZ ,當(dāng)使用10Gs/s的采樣率的時(shí)候，上升沿上看不到回溝；當(dāng)使用20Gs/s的采樣率的時(shí)候，能夠看到回溝，通過分析比較我們應(yīng)該可以認(rèn)為該時(shí)鐘信號(hào)的非單調(diào)邊沿未能準(zhǔn)確測(cè)試主要原因應(yīng)該是示波器采樣率不足，示波器帶寬也可能有一定的影響，但是影響應(yīng)該很小。談到這里我們可能會(huì)有幾個(gè)較難理解的問題：（1）1G帶寬的示波器測(cè)量一個(gè)頻率為25MHZ的時(shí)鐘是否足夠？因?yàn)橥ǔ碇v示波器的帶寬是被測(cè)信號(hào)帶寬的5倍左右就能非常精確的測(cè)試這個(gè)信號(hào)。（2）對(duì)于特定帶寬的示波器，比如說1GHZ，最大采樣率為10GS/s是否足夠，采樣率是不是越大越好，我們通常會(huì)認(rèn)為對(duì)于一定的帶寬的示波器，采樣率做的特別高沒有太大的意義，因?yàn)槭静ㄆ鞯膸捠且欢ǖ?。帶著這些問題我們先來簡(jiǎn)單了解一下高速信號(hào)和高頻信號(hào)的概念。
二、高速電路和高速信號(hào)的基本概念 通常會(huì)從兩個(gè)角度來定義高速電路和高速信號(hào)：
1、頻率角度
通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過45MHZ-50MHZ，而且工作在這個(gè)頻率之上的電路或者信號(hào)占整個(gè)電路的系統(tǒng)達(dá)到一定的份量，如1/3以上，那么會(huì)稱該電路為高速電路，相關(guān)的信號(hào)為高速信號(hào)。
2、信號(hào)上升時(shí)間角度
通常認(rèn)為當(dāng)信號(hào)的傳輸延時(shí)小于其上升時(shí)間（或者下降時(shí)間）的1/6的時(shí)候，該電路會(huì)呈現(xiàn)出分布系統(tǒng)的特性，也將該電路稱高速電路，相關(guān)的信號(hào)叫做高速信號(hào)。
基于上述兩個(gè)角度對(duì)高速信號(hào)概念的描述，我們可總結(jié)為：即使一個(gè)信號(hào)頻率很低，如只有25MHZ，也可能因?yàn)樗纳仙龝r(shí)間很陡而將其歸入高速信號(hào)的范疇，應(yīng)以處理高速信號(hào)的方法去處理它們。在高速設(shè)計(jì)中上升時(shí)間是衡量高速信號(hào)的一個(gè)很重要的特性。
三、信號(hào)上升時(shí)間與信號(hào)功率譜的關(guān)系Howard Johnson的《High-Speed Digital Design》這篇經(jīng)典之作的第一章對(duì)該問題進(jìn)行了闡述和分析，給出了轉(zhuǎn)折頻率的概念以及其與信號(hào)上升時(shí)間的關(guān)系。