PCB高速信号的频谱

标准时钟信号波形是梯形的周期数字脉冲，如图1所示，脉冲周期为T；信号上升时间为tr；信号下降时间为tf。假设tr＝tf，高电平维持时间为to，定义数字脉冲宽度为τ＝to＋tr。

图1 数字时钟信号

将此时钟信号作傅里叶展开如下：

通过上式的傅里叶展开可以得到此时大致的时钟信号离散频谱，如图2所示.可见数字信号的频谱并不局限于其时钟频率，而是覆盖很宽的频率范围。例如，一个时钟频率为33 MHz的数字系统，它的三次谐波分量接近100 MHz。电路板上的元件、走线、封装、连接器等互连结构在33 MHz时可能不会带来问题，但是对于100 MHz的谐波，趋肤效应、传输线效应开始出现，并影响信号的完整性。随着频率的升高，一段不起眼的导线、一个封装引脚都可能像天线一样辐射电磁波，带来电磁兼容性问题。此外，系统互连对不同频率的衰减不同，频率越高，衰减越大，这就可能带来信号波形退化等一系列问题。

图2 时钟信号的频谱