建立時間和保持時間加起來的時間稱為建立/保持時間窗口,是接收端對于信號保持在 同一個邏輯狀態(tài)的**小的時間要求。數(shù)字信號的比特寬度如果窄于這個時間窗口就肯定無 法同時滿足建立時間和保持時間的要求,所以接收端對于建立/保持時間窗口大小的要求實 際上決定了這個電路能夠工作的比較高的數(shù)據(jù)速率。通常工 作速率高一些的芯片,很短的建 立時間、保持時間就可以保證電路可靠工作,而工作速率低一 些的芯片則會要求比較長的建 立時間和保持時間。
另外要注意的是, 一個數(shù)字電路能夠可靠工作的比較高數(shù)據(jù)速率不僅取決于接收端對于 建立/保持時間的要求,輸出端的上升時間過緩、輸出幅度偏小、信號和時鐘中有抖動、信號 有畸變等很多因素都會消耗信號建立/保持時間的裕量。因此一個數(shù)字電路能夠達(dá)到的比較高數(shù)據(jù)傳輸速率與發(fā)送芯片、接收芯片以及傳輸路徑都有關(guān)系。
建立時間和保持時間是數(shù)字電路非常重要的概念,是接收端可靠信號接收的**基本要 求,也是數(shù)字電路可靠工作的基礎(chǔ)。可以說,大部分?jǐn)?shù)字信號的測量項目如數(shù)據(jù)速率、信號 幅度、眼圖、抖動等的測量都是為了間接保證信號滿足接收端對建立時間和保持時間的要 求,在以后章節(jié)的論述中我們可以慢慢體會。 數(shù)字信號電平范圍象征的邏輯狀態(tài);湖南機械數(shù)字信號測試
采用AC耦合方式的另一個好處是收發(fā)端在做互連時不用太考慮直流偏置點的互相影響, 互連變得非常簡單,對于熱插拔的支持能力也更好。
(3)有利于信號校驗。很多高速信號在進(jìn)行傳輸時為了保證傳輸?shù)目煽啃裕獙邮?到的信號進(jìn)行檢查以確認(rèn)收到的信號是否正確。在8b/10bit編碼表中,原始的8bit數(shù)據(jù)總 共有256個組合,即使考慮到每個Byte有正負(fù)兩個10bit編碼,也只需要用到512個10bit 的組合。而10bit的數(shù)據(jù)總共可以有1024個組合,因此有大約一半的10bit組合是無效的 數(shù)據(jù),接收端一旦收到這樣的無效組合就可以判決數(shù)據(jù)無效。另外,前面介紹過數(shù)據(jù)在傳輸 過程中要保證直流平衡, 一旦接收端收到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)違反直流平衡的規(guī)則,也可以判決數(shù) 據(jù)無效。因此采用8b/10b編碼以后數(shù)據(jù)本身就可以提供一定的信號校驗功能。需要注意的是,這種校驗不是足夠可靠,因為理論上還是可能會有幾個bit在傳輸中發(fā)生了錯誤,但 是結(jié)果仍然符合8b/10b編碼規(guī)則和直流平衡原則。因此,很多使用8b/10b編碼的總線還 會在上層協(xié)議上再做相應(yīng)的CRC校驗(循環(huán)冗余校驗)。 湖南機械數(shù)字信號測試數(shù)字信號的抖動(Jitter);
這種并/串轉(zhuǎn)換方法由于不涉及信號的編解碼,結(jié)構(gòu)簡單,效率較高,但是需要收發(fā)端進(jìn)行精確的時鐘同步以控制信號的復(fù)用和解復(fù)用操作,因此需要專門的時鐘傳輸通道,而且串行信號上一旦出現(xiàn)比較大的抖動就會造成串/并轉(zhuǎn)換的錯誤。
因此,這種簡單的并/串轉(zhuǎn)換方式一般用于比較關(guān)注傳輸效率的芯片間的短距離互連或者一些光端機信號的傳輸中。另外,由于信號沒有經(jīng)過任何編碼,信號中可能會出現(xiàn)比較長的連續(xù)的0或者連續(xù)的1,因此信號必須采用直流耦合方式,收發(fā)端一旦存在比較大的共模或地噪聲,會嚴(yán)重影響信號質(zhì)量,因此這種并/串轉(zhuǎn)換方式用于電信號傳輸時或者傳輸速率不太高(通常<1Gbps),或者傳輸距離不太遠(yuǎn)(通常<50cm)的場合。
可以插入控制字符。在10bit數(shù)據(jù)可以表示的1024個組合中,除了512個組合用 于對應(yīng)原始的8bit數(shù)據(jù)以及一些不太好的組合(這樣信號里有太長的 連續(xù)0或者1,而且明顯0、1的數(shù)量不平衡)以外,還有一些很特殊的組合。這些特殊的組 合可以用來在數(shù)據(jù)傳輸過程中作為控制字符插入。這些控制字符不對應(yīng)特定的 8bit數(shù)據(jù),但是在有些總線應(yīng)用里可以一些特殊的含義。比如K28.5碼型,其特殊的 碼型組合可以幫助接收端更容易判別接收到的連續(xù)的10bit數(shù)據(jù)流的符號邊界,所以在一 些總線的初始化階段或數(shù)據(jù)包的包頭都會進(jìn)行發(fā)送。還有一些特殊的符號用于進(jìn)行鏈路訓(xùn) 練、標(biāo)記不同的數(shù)據(jù)包類型、進(jìn)行收發(fā)端的時鐘速率匹配等。數(shù)字設(shè)備是由很多電路組成來實現(xiàn)一定的功能,系統(tǒng)中的各個部分通過數(shù)字信號的傳輸來進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的交互。
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)。 高速數(shù)字接口原理與測試;湖南機械數(shù)字信號測試
傳統(tǒng)的數(shù)字信號帶寬計算;湖南機械數(shù)字信號測試
數(shù)字信號的抖動(Jitter)
抖動的概念
抖動(Jitter)是數(shù)字信號,尤其是高速數(shù)字信號的一個非常關(guān)鍵的概念。如圖1.40所 示,抖動反映的是數(shù)字信號偏離其理想位置的時間偏差。
高頻數(shù)字信號的比特周期都非常短,一般為幾百ps甚至幾十ps,很小的抖動都會造成信號采樣位置的變化從而造成數(shù)據(jù)誤判,所以高頻數(shù)字信號對于抖動都有嚴(yán)格的要求。抖動這個概念說起來簡單,但實際上仔細(xì)研究起來是非常復(fù)雜的,關(guān)于其概念的理解有以下幾個需要注意的方面:
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