LED燈產(chǎn)生隨時(shí)間變幻的顏色的時(shí)候，你知道它是如何實(shí)現(xiàn)的么？

當(dāng)看到板子上的這個(gè)LED燈產(chǎn)生隨時(shí)間變幻的顏色的時(shí)候，你知道它是如何實(shí)現(xiàn)的么？

做過MCU程序或FPGA邏輯編程的同學(xué)都應(yīng)該知道（我在前面PWM的文章中也專門介紹過），它是用如下的方式通過調(diào)整R、G、B三種顏色的LED的亮度合成得到的，每種顏色（發(fā)光頻率）的燈的單獨(dú)變化在遠(yuǎn)處合成在一起，你看到的就是一個(gè)燈的顏色的變化。

通過PWM控制R、G、B每個(gè)顏色的燈的亮度合成各種顏色

同樣在示波器上你從時(shí)域上看到下圖中左側(cè)的波形的時(shí)候（粗實(shí)線的部分），你知道它是如何形成的么？實(shí)際上它是由兩個(gè)不同頻率的波形合成而得到（經(jīng)過FFT分析）。

有什么啟發(fā)？

當(dāng)我們“用一只眼” - 固定一個(gè)角度看待事物的時(shí)候獲取的信息量是有限的，有時(shí)候很難直觀地判斷出它的本質(zhì)，但如果轉(zhuǎn)一個(gè)角度，增加一個(gè)維度（睜開另一只眼）去看同樣的事物，就能夠看到更多的規(guī)律和本源。

如果說示波器是我們工程師的一只眼睛，其實(shí)我們還有另外的眼睛可以睜開，比如今天我講到的頻譜儀以及將來要介紹的邏輯分析儀等等，這些工具能夠幫助我們從不同的角度、不同的維度去觀察我們在固定的一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)平面很難直觀得出結(jié)論的更多信息，所以善于利用這些工具能夠幫助我們更快地定位問題。尤其是同我們常識中用到的時(shí)域相對應(yīng)的頻域信息。

下面的一個(gè)動(dòng)圖直觀地演示了一個(gè)方波信號的階級成分是非常復(fù)雜的，通過FFT變換，我們可以將上圖中的時(shí)域波形（隨時(shí)間變化），分解成不同頻率成分的無數(shù)個(gè)波形。

展開了就是下面的樣子：

找到點(diǎn)感覺了吧？

我個(gè)人覺得，在調(diào)試模擬信號、RF信號，乃至電源、地的時(shí)候，看信號的頻譜同看時(shí)域的波形一樣重要，所以會看頻譜是我們電子工程師必備的一項(xiàng)技能，如果不會，意味著你是個(gè)獨(dú)眼龍。

很多工程師從沒有碰過頻譜儀，覺得也很高、大、上！原因？

有一只眼能看到東西了，就以為一只眼就夠了，另一只眼有沒有都沒有關(guān)系，因此即便有另一只眼，也懶得學(xué)會睜開；

曾經(jīng)確實(shí)很貴，記得1997年我在調(diào)試RF信號的時(shí)候還要租借系里儀器室的頻譜儀，據(jù)說我們當(dāng)時(shí)用的HP的頻譜儀售價(jià)超過了一輛大奔，當(dāng)時(shí)的大奔在很多人的心目中是100萬RMB+；如果不是項(xiàng)目中非用不可，這么貴重的玩意多數(shù)人寧肯只用一只眼，瞪得大大的就是了；

這玩意是不是看著就很唬人？

它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是下圖這樣的，看起來每個(gè)部件都需要有多年經(jīng)驗(yàn)的老工程師打磨才能做好，不過從器件成本上倒也不至于值一輛大奔吧，當(dāng)時(shí)這么貴，主要還是物以稀，用的人太少，所以就格外的貴，如果它的市場量有今天的智能手機(jī)這么大，估計(jì)這玩意的價(jià)格也會被中國的企業(yè)打到幾百塊錢以內(nèi)了，里面的電路實(shí)在不如智能手機(jī)復(fù)雜。

我還真的在某東上搜了一下當(dāng)今頻譜儀的價(jià)格，嚇了一跳，已經(jīng)跌落到了3000元以內(nèi)！比通用的數(shù)字示波器還便宜！竟然還是國際大品牌是德科技的（原來的安捷倫、更始祖的HP）！這十幾年我不做工程師，江湖上究竟發(fā)生了什么？

Anyway，這是好事，仙女變成了農(nóng)家女，我們（高校實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)）再也不會因?yàn)閮r(jià)格貴而對它敬而遠(yuǎn)之了，因此我們工程師也就沒有理由不會用它，堅(jiān)持做一個(gè)倔強(qiáng)的獨(dú)眼龍了。

有的朋友說，我們這里就是沒有這玩意，怎么辦？其實(shí)還有一種變通的辦法 - 現(xiàn)在幾乎所有的數(shù)字示波器都有一個(gè)FFT的功能，可以用它啊，雖然沒有真正的頻譜儀那么精準(zhǔn)，但至少能幫助你從頻域上多獲得很多信息。為什么現(xiàn)在的數(shù)字示波器都有了FFT的功能呢？因?yàn)榈搅恕皵?shù)字域”這個(gè)功能就是買一送一的搭頭了，并不增加任何系統(tǒng)成本，會玩FPGA的工程師知道，所謂的FFT就是在FPGA內(nèi)多用一些并不增加任何器件成本的邏輯資源而已。

所以，你再也沒有理由為自己不會頻譜分析而辯稱了，沒有頻譜儀，你至少還有示波器上的FFT。

我們習(xí)慣了時(shí)域上的一些觀念，到另外一個(gè)空間里就需要適應(yīng)，需要深刻理解在頻域里的一些基本概念，并且從信號組成的角度去分析每個(gè)指標(biāo)的含義、頻域的數(shù)字對應(yīng)于時(shí)域中的關(guān)系。

就像你學(xué)會了平面幾何，有一天你要學(xué)習(xí)立體幾何，你會發(fā)現(xiàn)有非常多僅憑平面幾何無法想象的概念，但一旦你熟悉了這些新的概念，你頭腦中的空間感也會像平面幾何一樣清晰、自如地展開了