什么是數字信號(DigitalSignal)

典型的數字設備是由很多電路組成來實現一定的功能的，系統中的各個部分主要通過數字信號的傳輸來進行信息和數據的交互。

數字信號通過其0、1的邏輯狀態的變化來一定的含義，典型的數字信號用兩個不同的信號電平來分別邏輯0和邏輯1的狀態(有些更復雜的數字電路會采用多個信號電平實現更多信息的傳輸)。真實的世界中并不存在理想的邏輯0、1狀態，所以真實情況下只是用一定的信號電平的電壓范圍來相應的邏輯狀態。比如圖1.1中，當信號的電壓低于判決閾值(中間的虛線部分)的下限時邏輯0狀態，當信號的電壓高于判決閾值的上限時邏輯1狀態。 數字信號是離散的。它的幅度被限制在一個確定的值。云南數字信號測試檢修

數字信號的時域和頻域

數字信號的頻率分量可以通過從時域到頻域的轉換中得到。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學手段，時域的數字信號可以通過傅里葉變換轉變為一個個頻率點的正弦波的。這些正弦波就是對應的數字信號的頻率分量。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，其振幅頻譜對應的正弦波頻率是基頻的奇數倍頻(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)。 云南數字信號測試檢修波形參數測試室數字信號測試常用的測量方法，隨著數字信號速率的提高，波形參數的測量方法越來越不適用了。

對于典型的3.3V的低電壓TTL(LVTTL)信號來說，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，使得數字信號相對于模擬信號來說有更高的 可靠性和抗噪聲的能力。比如對于3.3V的LVTTL信號來說，當信號輸出電壓為0V時， 只要噪聲或者干擾的幅度不超過0.8V,就不會把邏輯狀態由0誤判為1;同樣，當信號輸出  電壓為3.3V時，只要噪聲或者干擾的幅度不會使信號電壓低于2.0V,就不會把邏輯狀態  由1誤判為0。

從上面的例子可以看到，數字信號抗噪聲和干擾的能力是比較強的。但也需要注意，這 個“強”是相對的，如果噪聲或干擾的影響使得信號的電壓超出了其正常邏輯的判決區間，數字信號也仍然有可能產生錯誤的數據傳輸。在許多場合，我們對數字信號質量進行分析和 測試的基本目的就是要保證其信號電平在進行采樣時滿足基本的邏輯判決條件。

 采用AC耦合方式的另一個好處是收發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。很多高速信號在進行傳輸時為了保證傳輸的可靠性，要對接收 到的信號進行檢查以確認收到的信號是否正確。在8b/10bit編碼表中，原始的8bit數據總 共有256個組合，即使考慮到每個Byte有正負兩個10bit編碼，也只需要用到512個10bit 的組合。而10bit的數據總共可以有1024個組合，因此有大約一半的10bit組合是無效的 數據，接收端一旦收到這樣的無效組合就可以判決數據無效。另外，前面介紹過數據在傳輸 過程中要保證直流平衡， 一旦接收端收到的數據中發現違反直流平衡的規則，也可以判決數 據無效。因此采用8b/10b編碼以后數據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在傳輸中發生了錯誤，但 是結果仍然符合8b/10b編碼規則和直流平衡原則。因此，很多使用8b/10b編碼的總線還 會在上層協議上再做相應的CRC校驗(循環冗余校驗)。 什么是模擬信號？數字信號？

簡單的去加重實現方法是把輸出信號延時一個或多個比特后乘以一個加權系數并和 原信號相加。一個實現4階去加重的簡單原理圖。

去加重方法實際上壓縮了信號直流電平的幅度，去加重的比例越大，信號直流電平被壓縮得越厲害，因此去加重的幅度在實際應用中一般很少超過-9.5dB。做完預加重或者去加重的信號，如果在信號的發送端(TX)直接觀察，并不是理想的眼圖。圖1.31所示是在發送端看到的一個帶-3.5dB預加重的10Gbps的信號眼圖，從中可以看到有明顯的“雙眼皮”現象。 數字信號電平范圍象征的邏輯狀態；云南數字信號測試檢修

傳統的數字信號帶寬計算；云南數字信號測試檢修

數字信號的時鐘分配(ClockDistribution)

前面講過，對于數字電路來說，目前絕大部分的場合都是采用同步邏輯電路，而同步邏輯電路中必不可少的就是時鐘。數字信號的可靠傳輸依賴于準確的時鐘采樣，一般情況下發送端和接收端都需要使用相同頻率的工作時鐘才可以保證數據不會丟失(有些特殊的應用中收發端可以采用大致相同頻率工作時鐘，但需要在數據格式或協議層面做些特殊處理)。為了把發送端的時鐘信息傳遞到接收端以進行正確的信號采樣，數字總線采用的時鐘分配方式大體上可以分為3類，即并行時鐘、嵌入式時鐘、前向時鐘，各有各的應用領域。 云南數字信號測試檢修