news 2026/10/31 7:00:39

02.信号上升时间与带宽的关系

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
02.信号上升时间与带宽的关系

回顾任务1,方波含有很多频率成分,可以用很多频率的信号合成方波;信号的高频分量越多,他的上升时间越短,上升约陡峭。

那么,改变已有信号的频谱,它的上升时间会发生什么变化?按照01的结论,可以知道是高频成分越少,那么肯定是越缓慢的。

用ADS验证:

由图可见,当滤波器接入的时候,信号的上升变缓了,上升时间变长了。

当然,此时是的低通滤波器的Fpass=0.5GHz。现在将频率逐渐升高。

上图是1GHz作为FPass的时候,可见,相较于0.5GHz的时候,此时的上升时间明显变短。

继续修改Fpass的位置。

现在将频率修改在了3GHz,发现上升时间和无滤波器的情况更加接近。

再继续修改FPass。

现在的Fpass修改到了10GHz,肉眼看过去,两种情况的波形几乎完全一样,这是因为滤波器使得波形中的绝大部分的低频信号通过,少量的、不起很大决定作用的高频信号滤除。

这说明一个情况:
对于信号而言,有"大贡献的、占主要部分的"的信号是一部分,它对波形的影响是十分的重要,一部分信号则对波形的影响不大。

我们不禁想到一个概念——带宽。

对于有上升时间的信号而言,带宽一般取上图中的两种情况。

但是需要注意的是,带宽不是绝对的。上图中也只是一种取得带宽情况。

对于我们而言,在分析信号组成的时候,一定要有清晰认识。

总结一下就是:带宽把频率分为完全破坏性的、仅仅令人不安的、完全无关紧要的

带宽不是非黑即白的!!!

补充:

在ADS仿真中遇到的问题:

在信号源的选择中,这有三个选项。

  • linear(线性):边沿是一条笔直斜线。实现最简单,但波形在跳变点存在一阶导数突变,会产生较强的高频辐射,通常用于粗略估算。
  • cosine(余弦/升余弦):边沿呈平滑的 S 形曲线。在跳变点过渡平滑且连续,频谱能量衰减比线性更快,是信号完整性(SI)仿真中常用的默认选项。
  • erf(误差函数):边沿也是平滑的 S 形,其数学特性使其高频分量衰减最快,最接近真实物理信号(如经低通滤波后的响应)。
  • 带宽中的信号成分可能产生重大的影响。必须认真考虑。
  • 稍高于带宽的这一点的频率信号,可能会产生影响,可能也不会。
  • 远高于这一频点的信号,几乎不会产生影响,可以安全的忽略。
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