需要注意的是,采用8b/10b編碼方式也是有缺點的,比較大的缺點就是8bit到10bit的編碼會造成額外的20%的編碼開銷,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,并通過效率更高的128b/130b的編碼結(jié)合擾碼的方法來實現(xiàn)直流平衡和嵌入式時鐘。另一個例子是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)字信號帶寬、信道帶寬、信息速率、基帶、頻帶的帶寬;解決方案數(shù)字信號測試
數(shù)字信號的時域和頻域
數(shù)字信號的頻率分量可以通過從時域到頻域的轉(zhuǎn)換中得到。首先我們要知道時域是真實世界,頻域是更好的用于做信號分析的一種數(shù)學(xué)手段,時域的數(shù)字信號可以通過傅里葉變換轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€個頻率點的正弦波的。這些正弦波就是對應(yīng)的數(shù)字信號的頻率分量。假如定義理想方波的邊沿時間為0,占空比50%的周期信號,其在傅里葉變換后各頻率分量振幅。
可見對于理想方波,其振幅頻譜對應(yīng)的正弦波頻率是基頻的奇數(shù)倍頻(在50%的占空比下)。奇次諧波的幅度是按1"下降的(/是頻率),也就是-20dB/dec(-20分貝每十倍頻)。 電氣性能測試數(shù)字信號測試方案商數(shù)字信號處理技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,目前在很多領(lǐng)域都有著寬敞的應(yīng)用。
采用這種時鐘恢復(fù)方式后,由于CDR能跟蹤數(shù)據(jù)中的 一 部分低頻抖動,所以數(shù)據(jù)傳輸 中增加的低頻抖動對于接收端采樣影響不大,因此更適于長距離傳輸。(不過由于受到環(huán)路 濾波器帶寬的限制,數(shù)據(jù)線上的高頻抖動仍然會對接收端采樣產(chǎn)生比較大的影響。)
采用嵌入式時鐘的缺點在于電路的復(fù)雜度增加,而且由于數(shù)據(jù)編碼需要一些額外開銷,降低了總線效率。
隨著技術(shù)的發(fā)展,一些對總線效率要求更高的應(yīng)用中開始采用另一種時鐘分配方式,即前向時鐘(ForwardClocking)。前向時鐘的實現(xiàn)得益于DLL(DelayLockedLoop)電路的成熟。DLL電路比較大的好處是可以很方便地用成熟的CMOS工藝大量集成,而且不會增加抖動。
一個前向時鐘的典型應(yīng)用,總線仍然有單獨的時鐘傳輸通路,而與傳統(tǒng)并行總線所不同的是接收端每條信號路徑上都有一個DLL電路。電路開始工作時可以有一個訓(xùn)練的過程,接收端的DLL在訓(xùn)練過程中可以根據(jù)每條鏈路的時延情況調(diào)整時延,從而保證每條數(shù)據(jù)線都有充足的建立/保持時間。
對于并行總線來說,更致命的是這種總線上通常掛有多個設(shè)備,且讀寫共用,各種信號分叉造成的反射問題使得信號質(zhì)量進(jìn)一步惡化。
為了解決并行總線占用尺寸過大且對布線等長要求過于苛刻的問題,隨著芯片技術(shù)的發(fā)展和速度的提升,越來越多的數(shù)字接口開始采用串行總線。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根線上的信號時分復(fù)用在一根線上就可 以減少需要的走線數(shù)量,同時也不需要再考慮8根線之間的等長關(guān)系。 數(shù)字信號抖動的成因(Root Cause of Jitter);
數(shù)字信號的建立/保持時間(Setup/HoldTime)
不論數(shù)字信號的上升沿是陡還是緩,在信號跳變時總會有一段過渡時間處于邏輯判決閾值的上限和下限之間,從而造成邏輯的不確定狀態(tài)。更糟糕的是,通常的數(shù)字信號都不只一路,可能是多路信號一起傳輸來一些邏輯和功能狀態(tài)。這些多路信號之間由于電氣特性的不完全一致以及PCB走線路徑長短的不同,在到達(dá)其接收端時會存在不同的時延,時延的不同會進(jìn)一步增加邏輯狀態(tài)的不確定性。
由于我們感興趣的邏輯狀態(tài)通常是信號電平穩(wěn)定以后的狀態(tài)而不是跳變時所的狀態(tài),所以現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字電路采用同步電路,即系統(tǒng)中有一個統(tǒng)一的工作時鐘對信號進(jìn)行采樣。如圖1.5所示,雖然信號在跳變過程中可能會有不確定的邏輯狀態(tài),但是若我們只在時鐘CLK的上升沿對信號進(jìn)行判決采樣,則得到的就是穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)。 上升時間是數(shù)字信號另一個非常關(guān)鍵的參數(shù),它反映了一個數(shù)字信號在電平切換時邊沿變化的快慢。電氣性能測試數(shù)字信號測試方案商
數(shù)字 信號處理系統(tǒng)的基本組成;解決方案數(shù)字信號測試
偽隨機(jī)碼型(PRBS)
在進(jìn)行數(shù)字接口的測試時,有時會用到一些特定的測試碼型。比如我們在進(jìn)行信號質(zhì)量測試時,如果被測件發(fā)送的只是一些規(guī)律跳變的碼型,可能不了真實通信時的惡劣情況,所以測試時我們會希望被測件發(fā)出的數(shù)據(jù)盡可能地隨機(jī)以惡劣的情況。同時,因為這種數(shù)據(jù)流很多時候只是為了測試使用的,用戶的被測件在正常工作時還是要根據(jù)特定的協(xié)議發(fā)送真實的數(shù)據(jù)流,因此產(chǎn)生這種隨機(jī)數(shù)據(jù)碼流的電路比較好盡可能簡單,不要額外占用太多的硬件資源。那么怎么用簡單的方法產(chǎn)生盡可能隨機(jī)一些的數(shù)據(jù)流輸出呢?首先,因為真正隨機(jī)的碼流是很難用簡單的電路實現(xiàn)的,所以我們只需要生成盡可能隨機(jī)的碼流就可以了,其中常用的一種數(shù)據(jù)碼流是PRBS(PseudoRandomBinarySequence,偽隨機(jī)碼)碼流。PRBS碼的產(chǎn)生非常簡單,圖1.21是PRBS7的產(chǎn)生原理,只需要用到7個移位寄存器和簡單的異或門就可以實現(xiàn)。 解決方案數(shù)字信號測試