时钟频率与带宽

 时钟频率与带宽:

众所周知，带宽与信号的上升边直接有关。对于两个不同的波形，即使有相同的时钟频率，上升边和带宽也很可能不同。所以，只知道时钟的基频并不能得知带宽,图2.14展示了4种不同的波形，每个波形的时钟频率都是1GHz。然而，它们的上升边不同，因此带宽也不同。

我们并非总能知道信号的上升边,但是却需要知道它的带宽。若给定一个简单的假设,就可以从信号的时钟频率估算出它的带宽。需要注意的是，不是时钟频率而是上升边决定带宽如果只知道波形的时钟频率，无法确切知道其带宽，就只能算是猜测了。

为了通过信号的时钟频率估计它的带宽,必须做一个非常重要的假设，即首先估计出一个时钟波形典型的上升边。

在实际的时钟波形中，上升边与时钟周期有什么关系?原则上讲，两者之间的唯一约束是:上升边一定小于周期的50%。除此之外没有任何限制，上升边可以是周期的任意百分比。当时钟频率达到器件工艺的极限,如1GHz时，上升边可能是周期的25%。在许多微处理器产品中典型的上升边可能是周期的10%。在高端FPGA驱动外部时钟频率较低的存储器总线时，上升边还可能是周期的5%。当板级总线属于老式系统时，上升边甚至可能只有周期的1%。

如果不知道上升边与周期的比值,则一个合理的概括是:上升边是时钟周期的7%。这与许多微处理器板和 ASIC驱动板级总线的情况接近。因此，可以据此估算时钟波形的带宽。

要记住，上升边是周期的7%的这个假设是具有挑战性的。许多系统更接近于10%，所以我们对上升边的假设要短于那些典型的情况。这样，上升边就被估算得偏短了，带宽则被估算得偏高了，而这比带宽被估低要安全得多。

带宽近似为0.35/(上升边)，而上升边则是周期的7%。又因为周期和频率互为倒数，所以可以给出两者之间的关系式，即带宽是时钟频率的5倍:

其中，表示时钟带宽的近似值(单位为GHz)，表示时钟频率(单位为GHz)。

例如，如果时钟频率是100MHz，信号带宽就是500MH。如果时钟频率是1GHz，信号带宽就是5GHz。

根据上升边是时钟周期的7%这个假设，给出上述近似的推论。在这一假设的前提下，它是一个很有用的经验法则,通过它可以很容易地估算出带宽。或者说,时钟波形中典型的最高正弦波频率分量就是5次谐波。

显然，还是希望始终能直接用上升边估算带宽。然而很遗憾,并不是总能知道某个波形的上升边，而且可能这时又需要立即获得答案!

提示 : 许多时候，尽快得到合适的答案通常比以后得到更好的答案更重要.