ch1.1详解

上冲又被称为过冲。顾名思义，它指的是沿着信号边沿的跳变方向，信号波形中超出稳定的“1”或 “0”状态电平的部分。 对于上升沿，这应是从“0”到“1”的跳变，在高电平处高于逻辑电平“1” 稳定电压值的部分。 对于下降沿，这应是从“1”到“0”的跳变，在低电平处低于逻辑电平“0” 电压稳定值的部分。
下冲（Undershoot）
近似对应着数学模型2：
奇偶次谐波均有
1次谐波是基波
零次谐波为直流分量 频谱中的频率分量是有限 的，即频带为有限宽。
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两种模型的频谱比较
模型1
频带 1次谐波 3次谐波 ~ 0.64 ~ 0.22
模型2
有限带宽 ~ 0.63 ~ 0.18
（理想方波）（有限上升时间）
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时域-频域的关系
g ( ) f (t )e－ jt dt

傅立叶变换
时域
f (t )
傅立叶反变换

频域
g ( )
f (t ) g ( )e jt d
从频谱分析的角度上看，时域中的任何信号, 都可以用若干个不同频 率，不同幅度的正弦波信号叠加来表示。 V (t ) g (f)
t0
t1
理想数字信号波形 – 数学模型1
数学模型2：
V (t ) 0 t t0 ( ) tr 1 t t ( 3 ) tf
t 3 t t 0 t0 t t1 t1 t t 2 t2 t t3
“1” 电平 “0” 电平
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1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）
信号： “信号”是一个使用非常广泛的名词。从信息论的观点出发，信号是信息的一种 物理体现，或者说：信号是信息的载体。
广义而言：信号被定义为一个随时间（和位置）变化的物理量。
模拟信号：在规定的连续时间范围内，信号的幅度值可以取连续范围的任意 数值。简单地讲：是指时间和幅度均是连续的物理量。 数字信号：在时间和幅度上都量化后取得的信号。它是以某种时间间隔依次 出现的数字序列。简单地讲：是指时间和幅度均是离散的物理量。
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高速信号传输, Howard Johnson
考试方式：期中考试无，期末闭卷
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第一章 基本知识
1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）
1-2 频率与时间 1-3 时间与距离 1-4 集总系统与分布系统 1-5 -3dB频率与上升时间 1-6 四种电抗 1-7 高速数字系统中的电阻、电容和电感元件
t0 t1
t2 t3
理想数字信号波形 – 数学模型2 式中：tr = t1 - t0 , tf = t3 – t2 2018/10/12 12
数学模型2－脉冲信号
ECL/PECL信号的上升沿定义：20% ~ 80%；下降沿：80% ~ 20%
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理想方波的频谱
理想方波： 对应着数学模型1 占空比为50％

i
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时域与频域：例1
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时域与频域：例2
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时域与频域：例3
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一. 数字信号
1. 理想的数字信号（二值函数）
数学模型1：
1 V (t ) 0 t 0 t t1
其它时间
“1” 电平 “0” 电平
高速数字系统设计
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Contact Info
武杰： 近代物理系 Office： 近代物理楼 521室 Tel： 63606496 Email： wujie@ustc.edu.cn
课件： ftp://lesson:ppt@210.45.72.2
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参考书目
高速数字设计，霍华德.约翰逊 (Howard Johnson) 电子工业出版社，2004年05月
A/D 模拟信号 D/A
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数字信号
分析方法：时域和频域
时域分析方法：
用两维空间内的函数作为信号的数学模型，即时间 变量 t 和幅度变量f(t)（电压、电流或功率）。X轴是时 间变量，Y轴是表示物理量的幅度变量。 t － f(t)
时域是真实存在的域，是可以 被人实际感知的域。
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频域分析方法
频域分析，仍然用两维空间内的函数作为模拟信号的数学模型，描述 模拟信号的两个最基本参数是频率和幅度。采用频率变量（f）代替时间 变量（t），幅度变量（电压、电流和功率: G(f)）是频率的函数。 X轴是频率变量，Y轴是表示物理量的幅度变量。
正弦波是频域中唯一存在的波形，其特征： 频率； 幅度； 相位
5次谐波
7次谐波
~ 0.13
~ 0.09
~ 0.08
~ 0.03
有限上升时间的方波，其谐波分量的 幅度比理想方波的对应分量下降的更快， 有限带宽。 方波的上升时间越大，其相应谐波分 量的幅度下降越快，带宽越窄。
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2. 实际的数字信号
90% VH min 50% Vth VL max 10%
参数定义：
上升时间（tr）: 下降时间（tf）:
tr
tf
数字信号上升沿中对应满幅度电压的10% ~ 90%处的时间 间隔。 数字信号下降沿中对应满幅度电压的90% ~10%处的时间 间隔。
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参数定义：
90% VH min 50% 10% Vth VL max
tr
tf
上冲（Overshoot）
上下对称的波形所有偶 次谐波的幅度为0，只有奇 次谐波。 谐波的幅度为An＝2/n 1次谐波为基波:1/T 零次谐波就是直流分量பைடு நூலகம் 理想方波的频谱中的频 率分量可以延伸到无穷远， 即频宽无穷。
2018/10/12 傅 立 叶 变 换
时域和频域中的理想方波 14
有限上升时间方波的频谱
下冲又被称为反冲。它指的是信号在过冲后，又沿着跳变方向的反方向，信号波形越过稳定的“1”或“0” 状态电平的部分。 对于上升沿，即：从“0”到“1”的跳变，信号上冲后，反过来又低于逻辑电平“1” 的稳定电压值的部分。 对于下降沿，即：从“1”到“0”的跳变，信号过冲后，反过来又高于逻辑电平“0”的电压稳定值的部分。