第四十五篇 信号上升时间的理解

一般有两种定义：

1.10%VCC-90%VCC

2.20%VCC-80%VCC

信号上升时间可能引起的问题：反射、串扰、电磁辐射、地弹、轨道塌陷、噪声问题等。

信号上升时间的减小，从频谱分析的角度来说就是信号带宽的增加，也就是信号中有更多的高频分量，正是这些高频分量造成设计的困难。

因此，学习信号完整性，你必须有这样的概念：信号陡峭的上升沿，是产生信号完整性问题的罪魁祸首。

信号上升时间和带宽的关系

tr=0.35/BW；

数字电路输出的通常是方波，方波可以通过傅里叶变换成一系列不同频率的正弦波；

方波的形成过程：

1个频率是100MHz的正弦波，就是所谓的基频信号；

叠加1个3次谐波（频率300MHz的正弦波），上升沿变陡峭；

叠加1个5次谐波（频率500MHz的正弦波），上升沿更陡峭；

叠加1个7次谐波（频率700MHz的正弦波），上升沿更陡峭；

叠加1个n次谐波，最终的波形几乎方波；

上升时间和叠加谐波分量的关系：

蓝色是基频信号上升沿；

绿色是叠加了3次谐波后的上升沿；

红色是叠加了3次、5次、7次谐波后的上升沿；

黑色是叠加到217次谐波后的上升沿；

可知，谐波分量越高，边沿越陡峭；

或者说 上升沿陡峭，上升时间短，信号的带宽就高；（非常重要）

补充说明：

最后合成的方波，其波形重复频率是100MHz。

叠加谐波只会影响上升时间，不会影响其波形的重复频率；

信号上升时间和100MHz这个频率无关，换成50MHz还是这个规律。

最终结论：

影响信号完整性的不是不是波形的重复频率，而是信号的上升时间！

示波器进行上升时间测量时候受两个因素影响：

1.示波器的上升时间tr-scope，探头的上升时间是tr-pro

2.信号的上升时间tr-sig

测量值tr-mea

其关系是：tr-mea=sqrt(tr-scope^2+tr-pro^2+tr-sig^2)。

其中测量误差就是tr-mea和tr-sig的差值。

如果给示波器输入一个tr是ps级的信号，那么tr-mea就可以近似等于tr-scope。

一般示波器提供的校准信号用来校准幅值，传统的高速示波器有快沿输出，通常在几十ps，主要用于时延校准，不足以进行精确的频响校准。

目前agilent基于磷化铟材料的示波器自身可以提供小于15ps上升沿的信号作为校准源，可以满足频响校准。