integridade do sinal e potência: domínios de tempo e frequência

2.13 largura de banda e frequência de Clock

como vimos, a largura de banda refere-se ao tempo de subida de um sinal. É possível ter duas formas de onda diferentes, com exatamente a mesma frequência de clock, mas tempos de subida diferentes e larguras de banda diferentes. Só saber a frequência do relógio não nos pode dizer qual é a largura de banda. A figura 2-14 mostra quatro formas de onda diferentes, cada uma com exatamente a mesma frequência de clock de 1 GHz. No entanto, eles têm tempos de ascensão diferentes e, portanto, diferentes larguras de banda.

figura 2-14 quatro formas de onda diferentes, cada uma com a mesma frequência de clock de 1 GHz. Cada um deles tem um tempo de ascensão diferente, como uma fração do período, e, portanto, diferentes larguras de banda.

às vezes, nem sempre sabemos o tempo de ascensão de um sinal, mas precisamos de uma idéia de sua largura de banda de qualquer maneira. Usando uma suposição simplificadora, podemos estimar a largura de banda de uma onda de clock apenas a sua frequência de clock. Ainda assim, é importante ter em mente que não é a frequência do relógio que determina a largura de banda, é o tempo de ascensão. Se tudo o que sabemos sobre a forma de onda é a frequência do relógio, não podemos saber a largura de banda com certeza; só podemos adivinhar.

para avaliar a largura de banda de um sinal apenas da sua frequência de clock, temos de fazer uma suposição muito importante. Temos de estimar o tempo de subida típico de uma onda de relógio.como é que o tempo de subida está relacionado com o período do relógio numa forma de onda real do relógio? Em princípio, a única relação é que o tempo de subida deve ser inferior a 50% do período. Além disso, não há restrição, e o tempo de ascensão pode ser qualquer fração arbitrária do período. Pode ser 25% do período, Como nos casos em que a freqüência de clock está empurrando os limites da tecnologia do dispositivo, como em relógios de 1 GHz. Pode ser 10% do período, O que é típico de muitos produtos baseados em microprocessadores. Pode ser 5% do período, que é encontrado em FPGAs high-end dirigindo barramentos externos de memória de baixa frequência de clock. Pode até ser 1% Se o barramento do tabuleiro for um sistema antigo.

Se nós não sabemos qual fração do período O tempo de subida é, uma generalização razoável é que o tempo de subida é 7% do período de relógio. Isto aproxima-se de muitas placas típicas baseadas em microprocessadores e ônibus de nível ASICs. A partir disto, podemos estimar a largura de banda da onda do relógio.

deve-se ter em mente que esta suposição de que o tempo de subida é 7% do período é um pouco agressivo. A maioria dos sistemas estão provavelmente mais perto de 10%, por isso estamos a assumir um tempo de subida ligeiramente mais curto do que normalmente pode ser encontrado. Do mesmo modo, se subestimarmos o tempo de subida, estaremos a sobrestimar a largura de banda, o que é mais seguro do que subestimá-la.

Se o tempo de subida for 7% do período, Então o período É 1/0.07 ou 15 vezes o tempo de subida. Temos uma aproximação para a largura de banda de 0,35 / tempo de subida. Nós podemos relacionar a frequência do relógio com o período do relógio, porque eles são cada um o inverso do outro. Substituir o relógio do período para a frequência do relógio de resultados no final da relação; a largura de banda é de cinco vezes a frequência do relógio:

Equação 2-5

em que:

• BWclock = aproximada de largura de banda do relógio, em GHz
• Fclock = o relógio frequência de repetição em GHz

Por exemplo, se a frequência do relógio é de 100 MHz, a largura de banda do sinal é de cerca de 500 MHz. Se a frequência de clock é de 1 GHz, A largura de banda do sinal é de cerca de 5 GHz.

Esta é uma generalização e uma aproximação, baseada na suposição de que o tempo de subida é 7% do período do relógio. Dada esta suposição, é uma regra de ouro muito poderosa, que pode dar uma estimativa de largura de banda com muito pouco esforço. Diz que o componente mais alto de frequência sine-onda em uma onda de relógio é tipicamente o quinto harmônico!

é óbvio, mas tem repetindo, que nós sempre queremos usar o tempo de ascensão para avaliar a largura de banda. Infelizmente, nem sempre nos podemos dar ao luxo de saber o tempo de subida para uma forma de onda. No entanto, precisamos de uma resposta agora!