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数字信号测试基本参数
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我们经常使用到的总线根据数据传输方式的不同,可以分为并行总线和串行总线。

并行总线是数字电路中早也是普遍采用的总线结构。在这种总线上,数据线、地址线、控制线等都是并行传输,比如要传输8位的数据宽度,就需要8根数据信号线同时传输;如果要传输32位的数据宽度,就需要32根数据信号线同时传输。除了数据线以外,如果要寻址比较大的地址空间,还需要很多根地址线的组合来不同的地址空间。图1.7是一个典型的微处理器的并行总线的工作时序,其中包含了1根时钟线、16根数据线、16根地址线以及一些读写控制信号。 数字信号处理中的基础运算;福建数字信号测试DDR测试

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反映的是一个5Gbps的信号经过35英寸的FR-4板材传输后的眼图,以及经过CTLE均衡后对眼图的改善。

FFE均衡的作用基本上类似于FIR(有限脉冲响应)滤波器,其方法是根据相邻比特的电压幅度的加权值进行当前比特幅度的修正,每个相邻比特的加权系数直接和通道的冲激响应有关。下面是一个三阶FFE的数学描述:

e(t)=cor(t-(0Tp))+cir(t-(1Tp))+czr(t-(2Tp))

式中,e(t)为时间t时的电压波形,是经校正(或均衡)后的电压波形;Tp为时间延迟(抽头的时间延迟);r(t-nTp)为距离当前时间n个抽头延迟之前的波形,是未经校正(或均衡)的波形;c,为校正系数(抽头系数)。 福建数字信号测试DDR测试真实的数字信号频谱;

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简单的预加重对信号的频谱改善并不是完美的,比如其频率响应曲线并不一定与实际 的传输通道的损耗曲线相匹配,所以高速率总线会采用阶数更高、更复杂的预加重技术。 图1.28所示是一个3阶的预加重,其除了对跳变沿后面的第1个比特进行预加重处理外,跳变沿 之后的第2个比特的幅度也有变化。跳变沿后第1个比特的幅度变化有时也叫Post Cursorl,

跳变沿后的第2个比特的幅度变化有时也叫Post Cursor2。有些总线如PCIe3.0,会对跳变 沿前面的1个比特的幅度也进行调整,叫作Pre Cursor1,有时也称为PreShoot。

什么是数字信号(DigitalSignal)

典型的数字设备是由很多电路组成来实现一定的功能的,系统中的各个部分主要通过数字信号的传输来进行信息和数据的交互。

数字信号通过其0、1的逻辑状态的变化来一定的含义,典型的数字信号用两个不同的信号电平来分别逻辑0和逻辑1的状态(有些更复杂的数字电路会采用多个信号电平实现更多信息的传输)。真实的世界中并不存在理想的逻辑0、1状态,所以真实情况下只是用一定的信号电平的电压范围来相应的逻辑状态。比如图1.1中,当信号的电压低于判决阈值(中间的虚线部分)的下限时逻辑0状态,当信号的电压高于判决阈值的上限时逻辑1状态。 数字信号的带宽(Bandwidth);

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数字信号的抖动(Jitter)

抖动的概念

抖动(Jitter)是数字信号,尤其是高速数字信号的一个非常关键的概念。如图1.40所 示,抖动反映的是数字信号偏离其理想位置的时间偏差。

高频数字信号的比特周期都非常短,一般为几百ps甚至几十ps,很小的抖动都会造成信号采样位置的变化从而造成数据误判,所以高频数字信号对于抖动都有严格的要求。抖动这个概念说起来简单,但实际上仔细研究起来是非常复杂的,关于其概念的理解有以下几个需要注意的方面:
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示波器进行数字信号的幅度测试;福建数字信号测试DDR测试

数字信号的建立/保持时间(Setup/HoldTime)

不论数字信号的上升沿是陡还是缓,在信号跳变时总会有一段过渡时间处于逻辑判决阈值的上限和下限之间,从而造成逻辑的不确定状态。更糟糕的是,通常的数字信号都不只一路,可能是多路信号一起传输来一些逻辑和功能状态。这些多路信号之间由于电气特性的不完全一致以及PCB走线路径长短的不同,在到达其接收端时会存在不同的时延,时延的不同会进一步增加逻辑状态的不确定性。

由于我们感兴趣的逻辑状态通常是信号电平稳定以后的状态而不是跳变时所的状态,所以现在大部分数字电路采用同步电路,即系统中有一个统一的工作时钟对信号进行采样。如图1.5所示,虽然信号在跳变过程中可能会有不确定的逻辑状态,但是若我们只在时钟CLK的上升沿对信号进行判决采样,则得到的就是稳定的逻辑状态。 福建数字信号测试DDR测试

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数字信号基础单端信号与差分信号(Single-end and Differential Signals) 数字总线大部分使用单端信号做信号传输,如TTL/CMOS信号都是单端信号。所谓单端信号,是指用一根信号线的高低电平的变化来进行0、1信息的传输,这个电平的高低变化是相对于其公共的参考地平面的。单端信号由于结构简单,可以用简单的晶体管电路实现,而且集成度高、功耗低,因此在数字电路中得到的应用。是一个单端信号的传输模型。 当信号传输速率更高时,为了减小信号的跳变时间和功耗,信号的幅度一般都会相应减小。比如以前大量使用的5V的TTL信号现在使用越来越少,更多使用的是3.3V/...

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