電源完整性之時域和頻域分析方法

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

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

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

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

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

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