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。因為有的問題在時域中難以描述，比如能量損失，因為能量是一個系統概念，很難對應到物理對象的點；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用。

     時域是真實世界里面存在一個域，描述的是信號與時間的關系；頻域則是通過傅里葉變換的數學變換得到的一個域，頻域描述的是信號與頻率的關系。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，橫坐標是時間軸，縱坐標是電壓幅度，每一個時刻對應的電壓是多少都非常清楚。這就非常清楚的看出在45us、55us等時間點對應的電源存在問題，其電壓超過了小值或大值的要求。那如何解決這個問題呢？通過這個波形結果卻并不能直接找到解決問題的方法。這個電源系統對應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的峰值點。這些峰值點對應的頻率可能就是造成電源紋波超標的頻率。那如果需要通過電容進行濾波，就可以尋找對應的電容（容值和封裝）。

     這只是電源完整性中時域和頻域應用的一個小場景。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，頻域是數學構造出來的一個域，科學家或者工程師就可以通過數學方法構造出不同分析問題的函數。在分析信號完整性和電源完整性的時候，需要靈活的運用時域和頻域，通過不同的角度來分析信號的干擾、輻射、串擾、損耗以及電源等等問題。這樣能更好的解決實際的問題。下圖是在時域和頻域中分析傳輸線的特性。