電源完整性之時(shí)域和頻域分析方法

    在分析信號(hào)完整性和電源完整性問(wèn)題時(shí)經(jīng)常會(huì)提到在時(shí)域中分析和在頻域中分析。不管是什么分析，分析都是同一個(gè)對(duì)象。因?yàn)橛械膯?wèn)題在時(shí)域中難以描述，比如能量損失，因?yàn)槟芰渴且粋€(gè)系統(tǒng)概念，很難對(duì)應(yīng)到物理對(duì)象的點(diǎn)；有的問(wèn)題則需要在時(shí)域中分析，比如時(shí)域阻抗。通過(guò)傅里葉變換，可以把時(shí)域變換到頻域；通過(guò)傅里葉逆變換，把頻域變換到時(shí)域。本文只是簡(jiǎn)單的舉例描述時(shí)域和頻域在分析信號(hào)完整性和電源完整性中問(wèn)題的應(yīng)用。

     時(shí)域是真實(shí)世界里面存在一個(gè)域，描述的是信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系；頻域則是通過(guò)傅里葉變換的數(shù)學(xué)變換得到的一個(gè)域，頻域描述的是信號(hào)與頻率的關(guān)系。不管是時(shí)域還是頻域，分析的對(duì)象是相同的，只是分析的角度不同。時(shí)域與頻域是可以相互轉(zhuǎn)換的。

     不管是信號(hào)完整性還是電源完整性，大家熟悉的肯定都是在時(shí)域里面分析。比如下圖所示的波形：

      這是一個(gè)電源的波形，顯然，橫坐標(biāo)是時(shí)間軸，縱坐標(biāo)是電壓幅度，每一個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓是多少都非常清楚。這就非常清楚的看出在45us、55us等時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電源存在問(wèn)題，其電壓超過(guò)了小值或大值的要求。那如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？通過(guò)這個(gè)波形結(jié)果卻并不能直接找到解決問(wèn)題的方法。這個(gè)電源系統(tǒng)對(duì)應(yīng)到的頻域曲線(xiàn)如下圖所示：

     從頻域曲線(xiàn)上看到在頻率為95.7kHz的幅度比較大，還有其它兩個(gè)更高頻率對(duì)應(yīng)的峰值點(diǎn)。這些峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率可能就是造成電源紋波超標(biāo)的頻率。那如果需要通過(guò)電容進(jìn)行濾波，就可以尋找對(duì)應(yīng)的電容（容值和封裝）。

     這只是電源完整性中時(shí)域和頻域應(yīng)用的一個(gè)小場(chǎng)景。如果只是通過(guò)時(shí)域來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題，可以看到這個(gè)問(wèn)題的形象，但是通過(guò)頻域，就可以找到解決這個(gè)問(wèn)題的方法。如前所述，頻域是數(shù)學(xué)構(gòu)造出來(lái)的一個(gè)域，科學(xué)家或者工程師就可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法構(gòu)造出不同分析問(wèn)題的函數(shù)。在分析信號(hào)完整性和電源完整性的時(shí)候，需要靈活的運(yùn)用時(shí)域和頻域，通過(guò)不同的角度來(lái)分析信號(hào)的干擾、輻射、串?dāng)_、損耗以及電源等等問(wèn)題。這樣能更好的解決實(shí)際的問(wèn)題。下圖是在時(shí)域和頻域中分析傳輸線(xiàn)的特性。