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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(xiàn)上跳變時(shí)不穩(wěn)定的狀態(tài),因此這種總線(xiàn)對(duì)于時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線(xiàn)間走線(xiàn)長(zhǎng)度的差異都有嚴(yán)格要求。這種并行總線(xiàn)在使用中比較大的挑戰(zhàn)是當(dāng)總線(xiàn)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€(xiàn)很難滿(mǎn)圖1.15并行總線(xiàn)的時(shí)鐘傳輸足此時(shí)苛刻的走線(xiàn)等長(zhǎng)的要求,特別是當(dāng)總線(xiàn)上同時(shí)掛有多個(gè)設(shè)備時(shí)。為了解決并行總線(xiàn)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(chǎng)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(xiàn)用一對(duì)或多對(duì)高速差分線(xiàn)來(lái)代替,節(jié)省了布線(xiàn)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(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘走線(xiàn)。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(xiàn)例子。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的性能取決于3個(gè)因素:采樣頻率、架構(gòu)、字長(zhǎng)。貴州數(shù)字信號(hào)測(cè)試銷(xiāo)售價(jià)格
偽隨機(jī)碼型(PRBS)
在進(jìn)行數(shù)字接口的測(cè)試時(shí),有時(shí)會(huì)用到一些特定的測(cè)試碼型。比如我們?cè)谶M(jìn)行信號(hào)質(zhì)量測(cè)試時(shí),如果被測(cè)件發(fā)送的只是一些規(guī)律跳變的碼型,可能不了真實(shí)通信時(shí)的惡劣情況,所以測(cè)試時(shí)我們會(huì)希望被測(cè)件發(fā)出的數(shù)據(jù)盡可能地隨機(jī)以惡劣的情況。同時(shí),因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)流很多時(shí)候只是為了測(cè)試使用的,用戶(hù)的被測(cè)件在正常工作時(shí)還是要根據(jù)特定的協(xié)議發(fā)送真實(shí)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(jiǎn)單,不要額外占用太多的硬件資源。那么怎么用簡(jiǎn)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?yàn)檎嬲S機(jī)的碼流是很難用簡(jiǎn)單的電路實(shí)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(jiǎn)單,圖1.21是PRBS7的產(chǎn)生原理,只需要用到7個(gè)移位寄存器和簡(jiǎn)單的異或門(mén)就可以實(shí)現(xiàn)。 廣西數(shù)字信號(hào)測(cè)試修理什么是數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal);
高速數(shù)字接口與光電測(cè)試
看起來(lái)我們好像找到了解決問(wèn)題的方法,但是,在真實(shí)情況下,理想窄的脈沖或者無(wú)限 陡的階躍信號(hào)是不存在的,不僅難以產(chǎn)生而且精度不好控制,所以在實(shí)際測(cè)試中更多使用正 弦波進(jìn)行測(cè)試得到頻域響應(yīng),并通過(guò)相應(yīng)的物理層測(cè)試系統(tǒng)軟件進(jìn)行頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換以 得到時(shí)域響應(yīng)。相比其他信號(hào),正弦波更容易產(chǎn)生,同時(shí)其頻率和幅度精度更容易控制。矢 量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Vector Network Analyzer,VNA)可以在高達(dá)幾十GHz 的頻率范圍內(nèi)通過(guò) 正弦波掃頻的方式精確測(cè)量傳輸通道對(duì)不同頻率的反射和傳輸特性,動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到 100dB以上,所以在現(xiàn)代高速數(shù)字信號(hào)質(zhì)量的分析中,會(huì)借助高性能的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)高 速傳輸通道的特性進(jìn)行測(cè)量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)到的一段差分傳輸線(xiàn)的通道損 耗及根據(jù)這個(gè)測(cè)量結(jié)果分析出的信號(hào)眼圖。
很多經(jīng)典的處理器采用了并行的總線(xiàn)架構(gòu)。比如大家熟知的51單片機(jī)就采用了8根并行數(shù)據(jù)線(xiàn)和16根地址線(xiàn);CPU的鼻祖——Intel公司的8086微處理器——**初推出時(shí)具有16根并行數(shù)據(jù)線(xiàn)和16根地址線(xiàn);
現(xiàn)在很多嵌入式系統(tǒng)中多使用的ARM處理器則大部分使用32根數(shù)據(jù)線(xiàn)以及若干根地址線(xiàn)。并行總線(xiàn)的比較大好處是總線(xiàn)的邏輯時(shí)序比較簡(jiǎn)單,電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易;但是缺點(diǎn)也是非常明顯的,比如并行總線(xiàn)的信號(hào)線(xiàn)數(shù)量非常多,會(huì)占用大量的引腳和布線(xiàn)空間,因此芯片和PCB的尺寸很難實(shí)現(xiàn)小型化,特別是如果要用電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí),由于信號(hào)線(xiàn)的數(shù)量非常多,使得電纜變得非常昂貴和笨重。 真實(shí)的數(shù)字信號(hào)頻譜;
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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。
數(shù)字此案好的上升時(shí)間(Rising Time);貴州數(shù)字信號(hào)測(cè)試銷(xiāo)售價(jià)格
波形參數(shù)測(cè)試室數(shù)字信號(hào)測(cè)試常用的測(cè)量方法,隨著數(shù)字信號(hào)速率的提高,波形參數(shù)的測(cè)量方法越來(lái)越不適用了。貴州數(shù)字信號(hào)測(cè)試銷(xiāo)售價(jià)格
數(shù)字信號(hào)測(cè)試串行總線(xiàn)的8b/10b編碼(8b/10bEncoding)
前面我們介紹過(guò),使用串行比并行總線(xiàn)可以節(jié)省更多的布線(xiàn)空間,芯片、電纜等的尺寸可以做得更小,同時(shí)傳輸速率更高。但是我們知道,在很多數(shù)字系統(tǒng)如CPU、DSP、FPGA等內(nèi)部,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的小單位都是Byte,即8bit,把一個(gè)或多個(gè)Byte的數(shù)據(jù)通過(guò)串行總線(xiàn)可靠地傳輸出去是需要對(duì)數(shù)據(jù)做些特殊處理的。將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)傳輸?shù)暮?jiǎn)單的方法如圖1.19所示。比如發(fā)送端的數(shù)據(jù)寬度是8bit,時(shí)鐘速率是100MHz,我們可以通過(guò)Mux(復(fù)用器)芯片把8bit的數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用到1bit的數(shù)據(jù)線(xiàn)上,相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率提高到800Mbps(在有些LVDS的視頻信號(hào)傳輸中比較常用的是把并行的7bit數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用到1bit數(shù)據(jù)線(xiàn)上)。信號(hào)到達(dá)接收端以后,再通過(guò)Demux(解復(fù)用器)芯片把串行的信號(hào)分成8路低速的數(shù)據(jù)。 貴州數(shù)字信號(hào)測(cè)試銷(xiāo)售價(jià)格
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