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数字信号测试基本参数
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克劳德高速数字信号测试实验室

  数字信号测试方法:

需要特别注意,当数字信号的电压介于判决阈值的上限和下限之间时,其逻辑状态是不 确定的状态。所谓的“不确定”是指如果数字信号的电压介于判决阈值的上限和下限之间, 接收端的判决电路有可能把这个状态判决为逻辑0,也有可能判决为逻辑1。这种不确定是  我们不期望的,因此很多数字电路会尽量避免用这种不确定状态进行信号传输,比如会用一  个同步时钟只在信号电平稳定以后再进行采样。


数字信号的时钟分配(Clock Distribution);PCI-E测试数字信号测试联系方式

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基本上可以看到数字信号的频域分量大部分集中在1/7U,这个频率以下,我们可以将这个频率称之为信号的带宽,工程上可以近似为0.35/0,当对设计要求严格的时候,也可近似为0.5/rro

也就是说,叠加信号带宽(0.35/。)以下的频率分量基本上可以复现边沿时间是tr的数字时;域波形信号。这个频率通常也叫作转折频率或截止频率(Fknee或cutofffrequency)

*信号的能量大部分集中在信号带宽以下,意味着我们在考虑这个信号的传输效应时,主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以,假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽(0.35亿)以下的频率分量(模拟信号)经过互连路径的质量,则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而,我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反射,损耗随频率的增加而增加的特性等因素,这些频率分量在传输时会有畸变,从而造成接收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。 贵州数字信号测试规格尺寸数字信号常用的编码方式有哪些?

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数据经过8b/10b编码后有以下优点:

(1)有足够多的跳变沿,可以从数据中进行时钟恢复。正常传输的数据中可能会有比较长的连续的0或者连续的1,而进行完8b/10b编码后,其编码规则保证了编码后的数据流中不会出现超过5个连续的0或1,信号中会出现足够多的跳变沿,因此可以采用嵌入式的时钟方式,即接收端可以从数据流中通过PLL电路直接恢复时钟,不需要专门的时钟传输通道。

(2)直流平衡,可以采用AC耦合方式。经过编码后数据中不会出现连续的0或者1, 但还是有可能在某个时间段内0或者1的数量偏多一些。从上面的编码表中我们可以看 到,同一个Byte对应有正、负两组10bit的编码, 一个编码中1的数量多一些,另一个编码中 0 的数量多一些。数据在对当前的Byte进行8b/10b编码传输时,会根据前面历史传输的 数据中正负bit的数量来选择使用哪一组编码,从而可以保证总线上正负bit的数量在任何 时刻基本都是平衡的,也就是直流点不会发生大的变化。直流点平衡以后,在信号传输的路 径上我们就可以采用AC耦合方式(常用的方法是在发送端或接收端串接隔直电容),这  样信号对于收发端的地电平变化和共模噪声的抵抗能力进一步增强,可以传输更远的距离。

采用串行总线以后,就单根线来说,由于上面要传输原来多根线传输的数据,所以其工作速率一般要比相应的并行总线高很多。比如以前计算机上的扩展槽上使用的PCI总线采用并行32位的数据线,每根数据线上的数据传输速率是33Mbps,演变到PCle(PCI-express)的串行版本后每根线上的数据速率至少是2.5Gbps(PCIel.0代标准),现在PCIe的数据速率已经达到了16Gbps(PCIe4.0代标准)或32Gbps(PCIe5.0代标准)。采用串行总线的另一个好处是在提高数据传输速率的同时节省了布线空间,芯片的功耗也降低了,所以在现代的电子设备中,当需要进行高速数据传输时,使用串行总线的越来越多。

数据速率提高以后,对于阻抗匹配、线路损耗和抖动的要求就更高,稍不注意就很容易产生信号质量的问题。图1.10是一个典型的1Gbps的信号从发送端经过芯片封装、PCB、连接器、背板传输到接收端的信号路径,可以看到在发送端的接近理想的0、1跳变的数字信号到达接收端后由于高频损耗、反射等的影响,信号波形已经变得非常恶劣,所以串行总线的设计对于数字电路工程师来说是一个很大的挑战。 数字信号处理中的基础运算;

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采用前向时钟的总线因为有专门的时钟通路,不需要再对数据进行编解码,所以总线效率一般都比较高。还有一个优点是线路噪声和抖动对于时钟和数据线的影响基本是一样的(因为走线通常都在一起),所以对系统的影响可以消除到小。

嵌入式时钟的电路对于线路上的高频抖动非常敏感,而采用前向时钟的电路对高频抖动的敏感度就相对小得多。前向时钟总线典型的数据速率在500Mbps~12Gbps.

在前向时钟的拓扑总线中,时钟速率通常是数据速率的一半(也有采用1/4速率、1/10或其他速率的),数据在上下边沿都采样,也就是通常所说的DDR方式。使用DDR采样的好处是时钟线和数据线在设计上需要的带宽是一样的,任何设计上的局限性(比如传输线的衰减特性)对于时钟和数据线的影响是一样的。

前向时钟在一些关注效率、实时性,同时需要高吞吐量的总线上应用比较,比如DDR总线、GDDR总线、HDMI总线、Intel公司CPU互连的QPI/UPI总线等。 幅度测量是数字信号常用的测量,也是很多其他参数侧鲁昂的基础。贵州数字信号测试规格尺寸

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理想的跳变位置。抖动是个相对的时间量,怎么确定信号的理想的跳变位置对于 抖动的测量结果有很关键的影响。对于时钟信号的测量,我们通常关心的是时钟信号是否 精确地等间隔,因此这个理想位置通常是从被测信号中提取的一个等周期分布时钟的跳变 沿;而对于数据信号的测量,我们关心的是这个信号相对于其时钟的位置跳变,因此这个理 想跳变位置就是其时钟有效沿的跳变位置。对于很多采用嵌入式时钟的高速数字电路来 说,由于没有专门的时钟传输通道,情况要更复杂一些,这时的理想跳变位置通常是指用一 个特定的时钟恢复电路(可能是硬件的也可能是软件的)从数据中恢复出的时钟的有效跳 变沿。PCI-E测试数字信号测试联系方式

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