一个25MHZ时钟信号的单调性问题测试分析

图3使用一个6G带宽、20GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果
那么到底是由于示波器带宽的原因还是由于示波器采样率的原因导致该时钟信号在1G带宽的示波器上和6G带宽的示波器上测试结果的差异呢？下图4为用一个6G带宽的示波器，10GS/s采样率去测量该时钟信号的测试结果图：

图4 使用一个6G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果
从图4中我们可以看到，波形的回沟已经变得很不明显，和1G带宽，10GS/s采样率的示波器测得的结果很类似，另外我们还将6GHZ带宽的示波器带宽限制到了1GHZ ,当使用10Gs/s的采样率的时候，上升沿上看不到回沟；当使用20Gs/s的采样率的时候，能够看到回沟，通过分析比较我们应该可以认为该时钟信号的非单调边沿未能准确测试主要原因应该是示波器采样率不足，示波器带宽也可能有一定的影响，但是影响应该很小。谈到这里我们可能会有几个较难理解的问题：（1）1G带宽的示波器测量一个频率为25MHZ的时钟是否足够？因为通常来讲示波器的带宽是被测信号带宽的5倍左右就能非常精确的测试这个信号。（2）对于特定带宽的示波器，比如说1GHZ，最大采样率为10GS/s是否足够，采样率是不是越大越好，我们通常会认为对于一定的带宽的示波器，采样率做的特别高没有太大的意义，因为示波器的带宽是一定的。带着这些问题我们先来简单了解一下高速信号和高频信号的概念。
二、高速电路和高速信号的基本概念 通常会从两个角度来定义高速电路和高速信号：
1、频率角度
通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ-50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路或者信号占整个电路的系统达到一定的份量，如1/3以上，那么会称该电路为高速电路，相关的信号为高速信号。
2、信号上升时间角度
通常认为当信号的传输延时小于其上升时间（或者下降时间）的1/6的时候，该电路会呈现出分布系统的特性，也将该电路称高速电路，相关的信号叫做高速信号。
基于上述两个角度对高速信号概念的描述，我们可总结为：即使一个信号频率很低，如只有25MHZ，也可能因为它的上升时间很陡而将其归入高速信号的范畴，应以处理高速信号的方法去处理它们。在高速设计中上升时间是衡量高速信号的一个很重要的特性。
三、信号上升时间与信号功率谱的关系Howard Johnson的《High-Speed Digital Design》这篇经典之作的第一章对该问题进行了阐述和分析，给出了转折频率的概念以及其与信号上升时间的关系。