中國(guó)香港校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)測(cè)試

這種方法由于不需要單獨(dú)的時(shí)鐘走線，各對(duì)差分線可以采用各自的CDR電路，所以對(duì)各對(duì)線的等長(zhǎng)要求不太嚴(yán)格(即使要求嚴(yán)格也很容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樽呔€數(shù)量減少，而且信號(hào)都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸)。為了把時(shí)鐘信息嵌在數(shù)據(jù)流里，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，比較常用的編碼方式有ANSI的8b/10b編碼、64b/66b編碼、曼徹斯特編碼、特殊的數(shù)據(jù)編碼以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾等。

嵌入式時(shí)鐘結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于CDR電路，CDR的工作原理如圖1.17所示。CDR通常用一個(gè)PLL電路實(shí)現(xiàn)，可以從數(shù)據(jù)中提取時(shí)鐘。PLL電路通過(guò)鑒相器(PhaseDetector)比較輸入信號(hào)和本地VCO(壓控振蕩器)間的相差，并把相差信息通過(guò)環(huán)路濾波器(Filter)濾波后轉(zhuǎn)換成低頻的對(duì)VCO的控制電壓信號(hào)，通過(guò)不斷的比較和調(diào)整終實(shí)現(xiàn)本地VCO對(duì)輸入信號(hào)的時(shí)鐘鎖定。 示波器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的幅度測(cè)試；中國(guó)香港校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)測(cè)試

時(shí)域數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換得到的頻域信號(hào)如果起來(lái)，則可以復(fù)現(xiàn)原來(lái)的時(shí)域信號(hào)。

描繪了直流頻率分量加上基頻頻率分量與直流頻域分量加上基頻和3倍頻頻率分量，以及5倍頻率分量成的時(shí)域信號(hào)之間的差別，我們可以看到不同頻域分量的所造成的時(shí)域信號(hào)邊沿的差別。頻域里包含的頻域分量越多，這些頻域分量成的時(shí)域信號(hào)越接近 真實(shí)的數(shù)字信號(hào)，高頻諧波分量主要影響信號(hào)邊沿時(shí)間，低頻的分量影響幅度。當(dāng)然，如果 時(shí)域數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變岀的一個(gè)個(gè)頻率點(diǎn)的正弦波都疊加起來(lái)，則可以完全復(fù)現(xiàn)原來(lái)的時(shí)域 數(shù)字信號(hào)。其中復(fù)原信號(hào)的不連續(xù)點(diǎn)的震蕩被稱為吉布斯震蕩現(xiàn)象。 中國(guó)香港校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)測(cè)試數(shù)字信號(hào)處理的解決方案；

對(duì)于典型的3.3V的低電壓TTL(LVTTL)信號(hào)來(lái)說(shuō)，判決閾值的下限是0.8V,判決閾 值的上限是2.0V。正是由于判決閾值的存在，使得數(shù)字信號(hào)相對(duì)于模擬信號(hào)來(lái)說(shuō)有更高的 可靠性和抗噪聲的能力。比如對(duì)于3.3V的LVTTL信號(hào)來(lái)說(shuō)，當(dāng)信號(hào)輸出電壓為0V時(shí)， 只要噪聲或者干擾的幅度不超過(guò)0.8V,就不會(huì)把邏輯狀態(tài)由0誤判為1;同樣，當(dāng)信號(hào)輸出  電壓為3.3V時(shí)，只要噪聲或者干擾的幅度不會(huì)使信號(hào)電壓低于2.0V,就不會(huì)把邏輯狀態(tài)  由1誤判為0。

從上面的例子可以看到，數(shù)字信號(hào)抗噪聲和干擾的能力是比較強(qiáng)的。但也需要注意，這 個(gè)“強(qiáng)”是相對(duì)的，如果噪聲或干擾的影響使得信號(hào)的電壓超出了其正常邏輯的判決區(qū)間，數(shù)字信號(hào)也仍然有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)傳輸。在許多場(chǎng)合，我們對(duì)數(shù)字信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析和 測(cè)試的基本目的就是要保證其信號(hào)電平在進(jìn)行采樣時(shí)滿足基本的邏輯判決條件。

采用這種時(shí)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(dòng)，所以數(shù)據(jù)傳輸 中增加的低頻抖動(dòng)對(duì)于接收端采樣影響不大，因此更適于長(zhǎng)距離傳輸。(不過(guò)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(dòng)仍然會(huì)對(duì)接收端采樣產(chǎn)生比較大的影響。)

采用嵌入式時(shí)鐘的缺點(diǎn)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(duì)總線效率要求更高的應(yīng)用中開始采用另一種時(shí)鐘分配方式，即前向時(shí)鐘(ForwardClocking)。前向時(shí)鐘的實(shí)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(huì)增加抖動(dòng)。

一個(gè)前向時(shí)鐘的典型應(yīng)用，總線仍然有單獨(dú)的時(shí)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(hào)路徑上都有一個(gè)DLL電路。電路開始工作時(shí)可以有一個(gè)訓(xùn)練的過(guò)程，接收端的DLL在訓(xùn)練過(guò)程中可以根據(jù)每條鏈路的時(shí)延情況調(diào)整時(shí)延，從而保證每條數(shù)據(jù)線都有充足的建立/保持時(shí)間。 數(shù)字信號(hào)處理中的基礎(chǔ)運(yùn)算；

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。數(shù)字 信號(hào)處理系統(tǒng)的基本組成；重慶數(shù)字信號(hào)測(cè)試商家

上升時(shí)間是數(shù)字信號(hào)另一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它反映了一個(gè)數(shù)字信號(hào)在電平切換時(shí)邊沿變化的快慢。中國(guó)香港校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)測(cè)試

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。
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