Як пов’язаний час підйому з пропускною здатністю сигналу?

Скажімо, я хочу обмежити час підйому країв цифрового сигналу, щоб уникнути боротьби з ефектами лінії передачі.

Як я можу визначити максимальну частоту гармонік у своєму сигналі, знаючи, що час мого підйому, скажімо, 5ns?

Як визначити кутову частоту мого низькочастотного фільтра, знаючи, що час утримування на мікросхемі приймача становить, скажімо, 10ns?

У вікіпедії я знайшов формулу

чи застосовується воно в цьому випадку?

Редагувати

Я не зміг дати зрозуміти, тому спробую пояснити свою думку.

Скажімо, у мене сигнал 30 ГГц, і моя довжина сліду значно нижче 1/10 довжини хвилі. Тому мені не доводиться мати справу з наслідками лінії електропередачі щодо цього. Але мої краї круті - 5н. Це додає до мого сигналу деяких високочастотних компонентів, які потенційно можуть постраждати від ефектів лінії електропередачі.

Моя ідея полягає в тому, що я сповільнюю переходи краю до тієї точки, коли мені не доведеться мати справу з явищами лінії електропередачі. Питання двояке:

• як я обчислюю швидкий час підйому / падіння, який із заданою довжиною сліду дозволить мені відстежувати свою ланцюг як "збиту"?
• як уповільнити час підйому / падіння?

Час підйому / падіння - час зміни напруги від 10% до 90% від максимального значення. Я знаю, як розрахувати приблизну швидкість сигналу на платі FR4.

Між часом підйому та пропускною здатністю не існує жодного відношення. Обмежувач швидкості холостого ходу - це нелінійний фільтр, тому його не можна безпосередньо охарактеризувати як фільтр низьких частот з явною частотою відкидання. Подумайте про це у часовій області, і ви можете бачити, що обмежена швидкість ефектів скорочення сигналів пропорційна амплітуді. Сигнал 5 Vpp, обмежений 5 В / мкс, не може мати період, менший за 2 мкс, і в цей момент він вироджується до трикутної хвилі 500 кГц. Однак якщо за амплітудою потрібно було лише 1 Впп, то межа - трикутна хвиля 2,5 МГц. Оскільки концепція пропускної здатності стає менш зрозумілою при включенні нелінійного фільтра, ви можете в кращому випадку приблизно про це говорити.

Ваша відповідь також може сильно відрізнятися залежно від того, який саме "час підйому". Це термін, який ніколи не слід вживати без певної кваліфікації. Навіть простий RC фільтр має неоднозначний час підйому. Його ступінчаста відповідь - це експоненція, в якій місце не має чіткого "кінця". Тому час підйому нескінченний. Без порогу того, наскільки близько до кінця потрібно вважати, що піднявся, термін "час підйому" безглуздий. Ось чому вам потрібно або поговорити про час підйому до певної частки кінцевої величини , або швидкість спаду.

Отже, рівняння, на якому ви розміщуєте сайт, просто неправильне, принаймні, без набору кваліфікацій. Можливо, вони знайдені на сторінці, з якої ви її отримали, але цитування її поза контекстом робить це неправильним. Ваше питання не відповідає на сьогоднішній день.

Додано:

Тепер ви кажете, що справжньою проблемою є обмеження високих частот від гострих країв, щоб частини сигналу не потрапляли в діапазон частот, де ваш провід стає лінією передачі. Це мало стосується часу підйому. Оскільки справжньою проблемою є частотний вміст, вирішуйте це безпосередньо. Найпростіший спосіб - це, напевно, фільтр низьких частот RC. Встановіть його, щоб він скачувався вище найвищої частоти, що цікавить сигнал, і значно нижче частоти, з якою ваша система вже не може вважатися зібраною. Якщо між ними немає простору частот, то ви не можете того, що хочете. У цьому випадку вам потрібно використовувати сигнал меншої пропускної здатності, коротший провід або мати справу з аспектами лінії електропередачі.

У вашому випадку ви говорите, що найвища частота, що цікавить, - 30 МГц, тому налаштуйте фільтр на той чи трохи вище, скажімо, 50 МГц, оскільки це залишить бажаний сигнал майже недоторканим. Довжина хвилі 50 МГц - 6 метрів у вільному просторі. Ви не сказали, в чому полягає перешкода вашої лінії електропередачі, але давайте порахуємо, що поширення буде половиною швидкості світла, яка залишає тривалість хвилі на дроті. Щоб бути досить безпечним, просто ігноруючи проблеми лінії електропередачі, ви хочете, щоб провід був довжиною хвилі 1/10 або менше, що становить 300 мм або близько фута. Тож якщо провід має довжину фута або менше, тоді ви можете додати простий RC-фільтр на 50 МГц і забути про нього.

Ефекти лінії електропередачі не просто раптово з’являються на деякій магічній довжині хвилі щодо довжини дроту, тому, як довго занадто довго, це сіра область. До 1/4 довжини хвилі часто можуть бути досить короткими. Якщо він "довгий", то найкраще - використовувати драйвер, керований імпедансом, і термінатор на іншому кінці. Однак це громіздко і також послаблює сигнал наполовину. Ви або маєте справу з нижньою амплітудою на приймачі, або збільшуєте її на передавачі, перш ніж він ділиться на рушійний опір і характерний опір лінії передачі.

Більш просте рішення, яке може зайняти деяке експериментальне налаштування, - просто поставити невеликий резистор послідовно з драйвером і зробити це з ним. Це сформує фільтр низьких частот з ємністю кабелю і будь-якими іншими блукаючими ємностями. Це не так передбачувано, як цілеспрямований РК, але набагато простіше і часто досить добре.

Ця формула - це те, що ми зазвичай називаємо частотою колін. Він заснований на 10% -90% часу підйому сигналу і зазвичай використовується як наближення, щоб сказати нам, яка найвища частота, що представляє інтерес, може бути у цифровому сигналі, який ми використовуємо. Або краще сказати, де можна знайти більшу частину високочастотного енергосигналу цього сигналу. Якщо ваш канал може пропустити цю пропускну здатність, то теоретично ви не побачите жодного рулону або деградації сигналу за часом збільшення. Звичайно, на практиці є інші речі, такі як відбиття, які можуть впливати на ваш сигнал. Ось Том Д у Наставника, що дає хороше пояснення цього в SI-LIST.

Мені буде цікавіше дізнатись довжину та матеріал, який використовується для вашого каналу. Чи достатньо довго, що вам потрібно врахувати ефекти лінії передачі (довше чверті довжини хвилі, дехто би сказав 1/6 довжини хвилі). Я не знаю, що ти робиш зі своєї посади, тому просто намагаюся дати кілька загальних порад. Спроба якось уповільнити час підйому, якщо він вам не потрібен, сам по собі не є поганою ідеєю, за умови, що ваш драйвер може впоратися з завантаженням фільтра, який ви використовуєте, не продуваючи.

Чому б просто не переконатися, що ви використовуєте належну структуру / кабель лінії електропередачі та належним чином припиняєте роботу? Я впевнений, що ви маєте свої причини свого проекту, тому просто пропозиція;)

Формули, які ви цитуєте, використовуються для BW сигналів, які будуть брати участь у випромінюванні з ребер. І в ньому вбудовані деякі припущення, як, наприклад, Більшість цифрових сигналів у середині розгону виглядають як джерело струму в конденсатор (тобто лінійний пандус), який звужується вгорі і внизу. Доцільно також використовувати це для своєї лінії електропередачі, турбуватися про відображення тощо.

Але це не говорить з гармоніками, які будуть ~ 1 / t (підйом). тобто ви побачите це шпори 200 МГц у спектрі.

Для приймача ви повинні дивитись на очну діаграму, щоб переконатися, що час утримування дотримано. І це сценарій часової області. Таким чином, у вас можуть бути елементи схеми, які допомагають відповідати тимчасовим умовам і не видно в частоті. Таким чином, ваш BW може бути використаний для опису речей у його взаємодії з часом утримування, але ви не можете обов'язково отримувати час утримування безпосередньо від BW. Стенди для моделювання чи тестування - це шлях до цього.

Не впевнений, що я прочитав усі публікації в повному обсязі, але щодо оригінальної публікації (від хлопця з часом 5 підйому). Ви повинні прочитати книги доктора Говарда Джонсона чи Лі Рітчі. Вони це детально пояснюють.

Не намагайтеся уповільнити сигнал, в цьому немає потреби, за винятком особливих обставин.

Якщо ви хочете вийти з теоретичного гнучка і знайти практичне рішення, можете скористатися цим: Якщо довжина сліду перевищує 1/5 часу польоту, представленого тривалістю руху краю, у вас є лінія електропередачі і потребують припинення. У практичному випадку, використовуючи FR4 або еквівалентний матеріал, з діелектричною постійною приблизно від 4 до 4,6, час у дорозі становить близько 5,5 дюймів на наносекунд. За час підйому на 5н у вас є перехід на край, який становить близько 27,5 дюймів. Якщо взяти 1/5, ви отримаєте 5,5 дюйма. Отже, якщо ваш слід PWB довший 5,5 дюймів, вам слід використовувати резистор, що закінчується серією, щоб відповідати імпедансу (для з'єднання «точка-точка»).

Якщо у вас є сліди 50 Ом, резистор повинен бути 50 Ом мінус вихідний опір драйвера (для закінчення відбитої хвилі серії). Почніть з резистора 20 Ом. Якщо ви отримаєте надмірне перекручування (більше 5%), зробіть його більшим, якщо ви отримаєте скочений край, зробіть його меншим. Для отримання хороших результатів не потрібно бути ідеальним. В ідеалі використовуйте програмне забезпечення Hyperlynx, щоб імітувати та наближатися до ідеальних результатів кожного разу.

BTW, це рівняння .34 / Trise, є дійсним рівнянням для практичних застосувань. Часом підйому зазвичай вважається час від 10% до 90% напруги сигналу (будь-які винятки не стосуються того, що ви робите). Щоб бути більш консервативними у своїх дизайнах, використовуйте .5 / Trise.