通常情況下預(yù)加重技術(shù)使用在信號(hào)的發(fā)送端,通過(guò)預(yù)先對(duì)信號(hào)的高頻分量進(jìn)行增強(qiáng)來(lái) 補(bǔ)償傳輸通道的損耗。預(yù)加重技術(shù)由于實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單,所以在很多數(shù)據(jù)速率超過(guò) 1Gbps 的總線中使用,比如PCle,SATA 、USB3 .0 、Displayport等總線中都有使用。當(dāng) 信號(hào)速率進(jìn)一步提高以后,傳輸通道的高頻損耗更加嚴(yán)重,靠發(fā)送端的預(yù)加重已經(jīng)不太 夠用,所以很多高速總線除了對(duì)預(yù)加重的階數(shù)進(jìn)一步提高以外,還會(huì)在接收端采用復(fù)雜的均 衡技術(shù),比如PCle3.0 、SATA Gen3 、USB3.0 、Displayport HBR2 、10GBase-KR等總線中都 在接收端采用了均衡技術(shù)。采用了這些技術(shù)后,F(xiàn)R-4等傳統(tǒng)廉價(jià)的電路板材料也可以應(yīng)用 于高速的數(shù)字信號(hào)傳輸中,從而節(jié)約了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本。數(shù)字信號(hào)的波形分析(Waveform Analysis);山西數(shù)字信號(hào)測(cè)試HDMI測(cè)試
數(shù)字信號(hào)并行總線與串行總線(Parallel and Serial Bus)
雖然隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代的數(shù)字芯片已經(jīng)集成了越來(lái)越多的功能,但是對(duì)于稍微復(fù)雜 一點(diǎn)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),很多時(shí)候單獨(dú)一個(gè)芯片很難完成所有的工作,這就需要和其他芯片配合起 來(lái)工作。比如現(xiàn)在的CPU的處理能力越來(lái)越強(qiáng),很多CPU內(nèi)部甚至集成了顯示處理的功 能,但是仍然需要配合外部的內(nèi)存芯片來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)的數(shù)據(jù),需要配合橋接芯片擴(kuò)展硬盤、 USB等接口;現(xiàn)代的FPGA內(nèi)部也可以集成CPU、DSP、RAM、高速收發(fā)器等,但有些 場(chǎng)合可能還需要配合用的DSP來(lái)進(jìn)一步提高浮點(diǎn)處理效率,配合額外的內(nèi)存芯片來(lái)擴(kuò)展 存儲(chǔ)空間,配合用的物理層芯片來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)口、USB等,或者需要多片F(xiàn)PGA互連來(lái)提高處 理能力。所有這一切,都需要用到相應(yīng)的總線來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字芯片間的互連。如果我們把 各個(gè)功能芯片想象成人體的各個(gè)功能,總線就是血脈和經(jīng)絡(luò),通過(guò)這些路徑,各個(gè)功能 模塊間才能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作。 數(shù)字信號(hào)測(cè)試多端口矩陣測(cè)試真實(shí)的數(shù)字信號(hào)頻譜;
值得注意的是,在同步電路中,如果要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),對(duì)于采樣時(shí)鐘和信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系是有要求的。比如,如果時(shí)鐘的有效邊沿正好對(duì)應(yīng)到數(shù)據(jù)的跳變區(qū)域附近,可能會(huì)采樣到不可靠的邏輯狀態(tài)。數(shù)字電路要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),通常都要求在采樣時(shí)鐘有效邊沿到來(lái)時(shí)被采信號(hào)已經(jīng)提前建立一個(gè)新的邏輯狀態(tài),這個(gè)提前的時(shí)間通常稱為建立時(shí)間(SetupTime);同樣,在采樣時(shí)鐘的有效邊沿到來(lái)后,被采信號(hào)還需要保持這個(gè)邏輯狀態(tài)一定時(shí)間以保證采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定,這個(gè)時(shí)間通常稱為保持時(shí)間(HoldTime)。如圖1.6所示是一個(gè)典型的D觸發(fā)器對(duì)建立和保持時(shí)間的要求。Data信號(hào)在CLK信號(hào)的有效邊沿到來(lái)t、前必須建立穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),在CLK有效邊沿到來(lái)后還要保持當(dāng)前邏輯狀態(tài)至少tn這么久,否則有可能造成數(shù)據(jù)采樣的錯(cuò)誤。
對(duì)于一個(gè)理想的方波信號(hào),其上升沿是無(wú)限陡的,從頻域上看 它是由無(wú)限多的奇數(shù)次諧波構(gòu)成的,因此一個(gè)理想方波可以認(rèn)為是無(wú)限多奇次正弦諧波 的疊加。
但是對(duì)于真實(shí)的數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō),其上升沿不是無(wú)限陡的,因此其高次諧波的能量會(huì)受到 限制。比如圖1.3是用同一個(gè)時(shí)鐘芯片分別產(chǎn)生的50MHz和250MHz的時(shí)鐘信號(hào)的頻 譜,我們可以看到雖然兩種情況下輸出時(shí)鐘頻率不一樣,但是信號(hào)的主要頻譜能量都集中在 5GHz以內(nèi),并不見(jiàn)得250MHz時(shí)鐘的頻譜分布就一定比50MHz時(shí)鐘的大5倍。 高速數(shù)字接口原理與測(cè)試;
簡(jiǎn)單的去加重實(shí)現(xiàn)方法是把輸出信號(hào)延時(shí)一個(gè)或多個(gè)比特后乘以一個(gè)加權(quán)系數(shù)并和 原信號(hào)相加。一個(gè)實(shí)現(xiàn)4階去加重的簡(jiǎn)單原理圖。
去加重方法實(shí)際上壓縮了信號(hào)直流電平的幅度,去加重的比例越大,信號(hào)直流電平被壓縮得越厲害,因此去加重的幅度在實(shí)際應(yīng)用中一般很少超過(guò)-9.5dB。做完預(yù)加重或者去加重的信號(hào),如果在信號(hào)的發(fā)送端(TX)直接觀察,并不是理想的眼圖。圖1.31所示是在發(fā)送端看到的一個(gè)帶-3.5dB預(yù)加重的10Gbps的信號(hào)眼圖,從中可以看到有明顯的“雙眼皮”現(xiàn)象。 數(shù)字信號(hào)帶寬、信道帶寬、信息速率、基帶、頻帶的帶寬;數(shù)字信號(hào)測(cè)試多端口矩陣測(cè)試
數(shù)字信號(hào)是指用一組特殊的狀態(tài)來(lái)描述信號(hào);山西數(shù)字信號(hào)測(cè)試HDMI測(cè)試
數(shù)字信號(hào)基礎(chǔ)單端信號(hào)與差分信號(hào)(Single-end and Differential Signals)
數(shù)字總線大部分使用單端信號(hào)做信號(hào)傳輸,如TTL/CMOS信號(hào)都是單端信號(hào)。所謂單端信號(hào),是指用一根信號(hào)線的高低電平的變化來(lái)進(jìn)行0、1信息的傳輸,這個(gè)電平的高低變化是相對(duì)于其公共的參考地平面的。單端信號(hào)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以用簡(jiǎn)單的晶體管電路實(shí)現(xiàn),而且集成度高、功耗低,因此在數(shù)字電路中得到的應(yīng)用。是一個(gè)單端信號(hào)的傳輸模型。
當(dāng)信號(hào)傳輸速率更高時(shí),為了減小信號(hào)的跳變時(shí)間和功耗,信號(hào)的幅度一般都會(huì)相應(yīng)減小。比如以前大量使用的5V的TTL信號(hào)現(xiàn)在使用越來(lái)越少,更多使用的是3.3V/2.5V/1.8V/1.5V/1.2V的LVTTL電平,但是信號(hào)幅度減小帶來(lái)的問(wèn)題是對(duì)噪聲的容忍能力會(huì)變差一些。進(jìn)一步,很多數(shù)字總線現(xiàn)在需要傳輸更長(zhǎng)的距離,從原來(lái)芯片間的互連變成板卡間的互連甚至設(shè)備間的互連,信號(hào)穿過(guò)不同的設(shè)備時(shí)會(huì)受到更多噪聲的干擾。更極端的情況是收發(fā)端的參考地平面可能也不是等電位的。因此,當(dāng)信號(hào)速率變高、傳輸距離變長(zhǎng)后仍然使用單端的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸會(huì)帶來(lái)很大的問(wèn)題。圖1.12是一個(gè)受到嚴(yán)重共模噪聲干擾的單端信號(hào),對(duì)于這種信號(hào),無(wú)論接收端的電平判決閾值設(shè)置在哪里都可能造成信號(hào)的誤判。
山西數(shù)字信號(hào)測(cè)試HDMI測(cè)試
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