標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號波形是梯形的周期數(shù)字脈沖,如圖1所示,脈沖周期為T;信號上升時間為tr;信號下降時間為tf。假設(shè)tr=tf,高電平維持時間為to,定義數(shù)字脈沖寬度為τ=to+tr。
圖1 數(shù)字時鐘信號
將此時鐘信號作傅里葉展開如下:
通過上式的傅里葉展開可以得到此時大致的時鐘信號離散頻譜,如圖2所示.可見數(shù)字信號的頻譜并不局限于其時鐘頻率,而是覆蓋很寬的頻率范圍。例如,一個時鐘頻率為33 MHz的數(shù)字系統(tǒng),它的三次諧波分量接近100 MHz。電路板上的元件、走線、封裝、連接器等互連結(jié)構(gòu)在33 MHz時可能不會帶來問題,但是對于100 MHz的諧波,趨膚效應(yīng)、傳輸線效應(yīng)開始出現(xiàn),并影響信號的完整性。隨著頻率的升高,一段不起眼的導(dǎo)線、一個封裝引腳都可能像天線一樣輻射電磁波,帶來電磁兼容性問題。此外,系統(tǒng)互連對不同頻率的衰減不同,頻率越高,衰減越大,這就可能帶來信號波形退化等一系列問題。
圖2 時鐘信號的頻譜
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