對(duì)于并行總線來(lái)說(shuō),更致命的是這種總線上通常掛有多個(gè)設(shè)備,且讀寫(xiě)共用,各種信號(hào)分叉造成的反射問(wèn)題使得信號(hào)質(zhì)量進(jìn)一步惡化。
為了解決并行總線占用尺寸過(guò)大且對(duì)布線等長(zhǎng)要求過(guò)于苛刻的問(wèn)題,隨著芯片技術(shù)的發(fā)展和速度的提升,越來(lái)越多的數(shù)字接口開(kāi)始采用串行總線。所謂串行總線,就是并行的數(shù)據(jù)在總線上不再是并行地傳輸,而是時(shí)分復(fù)用在一根或幾根線上傳輸。比如在并行總線上 傳輸1Byte的數(shù)據(jù)寬度需要8根線,而如果把這8根線上的信號(hào)時(shí)分復(fù)用在一根線上就可 以減少需要的走線數(shù)量,同時(shí)也不需要再考慮8根線之間的等長(zhǎng)關(guān)系。 數(shù)字信號(hào)可通過(guò)分時(shí)將大量信號(hào)合成為一個(gè)信號(hào)(稱復(fù)用信號(hào)),通過(guò)某個(gè)處理器處理后,再將信號(hào)解復(fù)用;中國(guó)香港數(shù)字信號(hào)測(cè)試調(diào)試
為了保證接收端在時(shí)鐘有效沿時(shí)采集到正確的數(shù)據(jù),通常都有建立/保持時(shí)間的要求,以避免采到數(shù)據(jù)線上跳變時(shí)不穩(wěn)定的狀態(tài),因此這種總線對(duì)于時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線間走線長(zhǎng)度的差異都有嚴(yán)格要求。這種并行總線在使用中比較大的挑戰(zhàn)是當(dāng)總線時(shí)鐘速率超過(guò)幾百M(fèi)Hz后就很難再提高了,因?yàn)槠浜芏喔⑿芯€很難滿圖1.15并行總線的時(shí)鐘傳輸足此時(shí)苛刻的走線等長(zhǎng)的要求,特別是當(dāng)總線上同時(shí)掛有多個(gè)設(shè)備時(shí)。為了解決并行總線工作時(shí)鐘頻率很難提高的問(wèn)題,一些系統(tǒng)和芯片的設(shè)計(jì)廠商提出了嵌入式時(shí)鐘的概念。其思路首先是把原來(lái)很多根的并行線用一對(duì)或多對(duì)高速差分線來(lái)代替,節(jié)省了布線空間;然后把系統(tǒng)的時(shí)鐘信息通過(guò)數(shù)據(jù)編碼的方式嵌在數(shù)據(jù)流里,省去了專門(mén)的時(shí)鐘走線。信號(hào)到了接收端,接收端采用相應(yīng)的CDR(clock-datarecovery)電路把數(shù)據(jù)流中內(nèi)嵌的時(shí)鐘信息提取出來(lái)再對(duì)數(shù)據(jù)采樣。圖1.16是一個(gè)采用嵌入式時(shí)鐘的總線例子。自動(dòng)化數(shù)字信號(hào)測(cè)試PCI-E測(cè)試數(shù)字總線采用的時(shí)鐘 分配方式大體上可以分為3類,即并行時(shí)鐘、嵌入式時(shí)鐘、前向時(shí)鐘,各有各的應(yīng)用領(lǐng)域。
需要注意的是,采用8b/10b編碼方式也是有缺點(diǎn)的,比較大的缺點(diǎn)就是8bit到10bit的編碼會(huì)造成額外的20%的編碼開(kāi)銷,所以很多10Gbps左右或更高速率的總線不再使用8b/10b編碼方式。比如PCIe1.0和PCIe2.0的總線速率分別為2.5Gbps和5Gbps,都是采用8b/10b編碼,而PCle3.0、PCle4.0、PCle5.0的總線速率分別達(dá)到8Gbps、16Gbps和32Gbps,并通過(guò)效率更高的128b/130b的編碼結(jié)合擾碼的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)直流平衡和嵌入式時(shí)鐘。另一個(gè)例子是FibreChannel總線,1xFC、2xFC、4xFC、8xFC的數(shù)據(jù)速率分別為1.0625Gbps、2 . 125Gbps,4 . 25Gbps 、8 . 5Gbps,都是采用8b/10b編碼,而16xFC 、32xFC 的數(shù)據(jù)速率分別 為14.025Gbps和28.05Gbps,采用的是效率更高的64b/66b編碼方式。64b/66b編碼在 10G和100G以太網(wǎng)中也有廣泛應(yīng)用。
數(shù)字信號(hào)的均衡(Equalization)
前面介紹了預(yù)加重或者去加重技術(shù)對(duì)于克服傳輸通道損耗、改善高速數(shù)字信號(hào)接收端信號(hào)質(zhì)量的作用,但是當(dāng)信號(hào)速率進(jìn)一步提高或者傳輸距離更長(zhǎng)時(shí),**在發(fā)送端已不能充分補(bǔ)償傳輸通道帶來(lái)的損耗,這時(shí)就需要在接收端同時(shí)使用均衡技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改善信號(hào)質(zhì)量。所謂均衡,是在數(shù)字信號(hào)的接收端進(jìn)行的一種補(bǔ)償高頻損耗的技術(shù)。常見(jiàn)的信號(hào)均衡技術(shù)有3種:CTLE(ContinuousTimeLinearEqualization)、FFE(FeedForwardEqualization)和DFE(DecisionFeedbackEqualization).CTLE是在接收端提供一個(gè)高通濾波器,這個(gè)高通濾波器可以對(duì)信號(hào)中的主要高頻分量進(jìn)行放大,這一點(diǎn)和發(fā)送端的預(yù)加重技術(shù)帶來(lái)的效果是類似的。有些速率比較高的總線,為了適應(yīng)不同鏈路長(zhǎng)度損耗的影響,還支持多擋不同增益的CTLE均衡器。圖1.35是PCle5.0總線在接收端使用的CTLE均衡器的頻響曲線的例子。 數(shù)字信號(hào)的預(yù)加重(Pre-emphasis);
數(shù)字信號(hào)的帶寬(Bandwidth)
在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的分析和測(cè)試時(shí),了解我們要分析的數(shù)字信號(hào)的帶寬是很重要的一點(diǎn),它決定了我們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)PCB走線和傳輸介質(zhì)傳輸帶寬的要求,也決定了測(cè)試對(duì)儀表的要求。
數(shù)字信號(hào)的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號(hào)的能量在頻域的一個(gè)分布范圍,由于數(shù)字信號(hào)不是正弦波,有很多高次諧波成分,所以其在頻域的能量分布是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。
傳統(tǒng)上做數(shù)字電路設(shè)計(jì)的工程師習(xí)慣根據(jù)信號(hào)的5次諧波來(lái)估算帶寬,比如如果信號(hào)的數(shù)據(jù)速率是100Mbps,其快的0101的跳變波形相當(dāng)于50MHz的方波時(shí)鐘,這個(gè)方波時(shí)鐘的5次諧波成分是250MHz,因此信號(hào)的帶寬大概就在250MHz以內(nèi)。這種方法看起來(lái)很合理,因?yàn)?次諧波對(duì)于重建信號(hào)的基本波形形狀是非常重要的,但這種方法對(duì)于需要進(jìn)行精確波形參數(shù)測(cè)量的場(chǎng)合來(lái)說(shuō)就不太準(zhǔn)確了。比如同樣是50MHz 的信號(hào),如果上升沿很陡接近理想方波,其高次諧波能量就比較大;而如果上升沿很緩接近 正弦波,其高次諧波能量就很小。
示波器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的幅度測(cè)試;數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)測(cè)試服務(wù)熱線
數(shù)字通信的帶寬表征為:bit的傳輸速率;中國(guó)香港數(shù)字信號(hào)測(cè)試調(diào)試
預(yù)加重是一種在發(fā)送端事先對(duì)發(fā)送信號(hào)的高頻分量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ@種方法的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)增大信號(hào)跳變邊沿后個(gè)比特(跳變比特)的幅度(預(yù)加重)來(lái)完成的。比如對(duì)于一個(gè)00111的比特序列來(lái)說(shuō),做完預(yù)加重后序列里個(gè)1的幅度會(huì)比第二個(gè)和第三個(gè)1的幅度大。由于跳變比特了信號(hào)里的高頻分量,所以這種方法實(shí)際上提高了發(fā)送信號(hào)中高頻信號(hào)的能量。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí),有時(shí)并不是增加跳變比特的幅度,而是相應(yīng)減小非跳變比特的幅度,減小非跳變比特幅度的這種方法有時(shí)又叫去加重(De-emphasis)。圖1.26反映的是預(yù)加重后信號(hào)波形的變化。
對(duì)于預(yù)加重技術(shù)來(lái)說(shuō),其對(duì)信號(hào)改善的效果取決于其預(yù)加重的幅度的大小,預(yù)加重的幅度是指經(jīng)過(guò)預(yù)加重后跳變比特相對(duì)于非跳變比特幅度的變化。預(yù)加重幅度的計(jì)算公式如圖1.27所示。數(shù)字總線中經(jīng)常使用的預(yù)加重有3.5dB、6dB、9.5dB等。對(duì)于6dB的預(yù)加重來(lái)說(shuō),相當(dāng)于從發(fā)送端看,跳變比特的電壓幅度是非跳變比特電壓幅度的2倍。 中國(guó)香港數(shù)字信號(hào)測(cè)試調(diào)試
深圳市力恩科技有限公司是國(guó)內(nèi)一家多年來(lái)專注從事實(shí)驗(yàn)室配套,誤碼儀,協(xié)議分析儀,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的老牌企業(yè)。公司位于深圳市南山區(qū)南頭街道南聯(lián)社區(qū)中山園路9號(hào)君翔達(dá)大廈辦公樓A201,成立于2014-04-03。公司的產(chǎn)品營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)遍布國(guó)內(nèi)各大市場(chǎng)。公司現(xiàn)在主要提供實(shí)驗(yàn)室配套,誤碼儀,協(xié)議分析儀,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等業(yè)務(wù),從業(yè)人員均有實(shí)驗(yàn)室配套,誤碼儀,協(xié)議分析儀,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀行內(nèi)多年經(jīng)驗(yàn)。公司員工技術(shù)嫻熟、責(zé)任心強(qiáng)。公司秉承客戶是上帝的原則,急客戶所急,想客戶所想,熱情服務(wù)。公司與行業(yè)上下游之間建立了長(zhǎng)久親密的合作關(guān)系,確保實(shí)驗(yàn)室配套,誤碼儀,協(xié)議分析儀,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在技術(shù)上與行業(yè)內(nèi)保持同步。產(chǎn)品質(zhì)量按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn),絕不因價(jià)格而放棄質(zhì)量和聲譽(yù)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的現(xiàn)在,我們承諾保證實(shí)驗(yàn)室配套,誤碼儀,協(xié)議分析儀,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀質(zhì)量和服務(wù),再創(chuàng)佳績(jī)是我們一直的追求,我們真誠(chéng)的為客戶提供真誠(chéng)的服務(wù),歡迎各位新老客戶來(lái)我公司參觀指導(dǎo)。