簡單的去加重實(shí)現(xiàn)方法是把輸出信號延時(shí)一個(gè)或多個(gè)比特后乘以一個(gè)加權(quán)系數(shù)并和 原信號相加。一個(gè)實(shí)現(xiàn)4階去加重的簡單原理圖。
去加重方法實(shí)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(shí)際應(yīng)用中一般很少超過-9.5dB。做完預(yù)加重或者去加重的信號,如果在信號的發(fā)送端(TX)直接觀察,并不是理想的眼圖。圖1.31所示是在發(fā)送端看到的一個(gè)帶-3.5dB預(yù)加重的10Gbps的信號眼圖,從中可以看到有明顯的“雙眼皮”現(xiàn)象。 什么是模擬信號和數(shù)字信號是什么。信息化數(shù)字信號測試HDMI測試
數(shù)字信號測試串行總線的8b/10b編碼(8b/10bEncoding)
前面我們介紹過,使用串行比并行總線可以節(jié)省更多的布線空間,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)通過串行總線可靠地傳輸出去是需要對數(shù)據(jù)做些特殊處理的。將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行信號傳輸?shù)暮唵蔚姆椒ㄈ鐖D1.19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)線上,相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率提高到800Mbps(在有些LVDS的視頻信號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)線上)。信號到達(dá)接收端以后,再通過Demux(解復(fù)用器)芯片把串行的信號分成8路低速的數(shù)據(jù)。 信息化數(shù)字信號測試HDMI測試傳統(tǒng)的數(shù)字信號帶寬計(jì)算;
數(shù)字信號的上升時(shí)間(Rising Time)
任何一個(gè)真實(shí)的數(shù)字信號在由一個(gè)邏輯電平狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)邏輯電平狀態(tài)時(shí),其中間的過渡時(shí)間都不會(huì)是無限短的。信號電平跳變的過渡時(shí)間越短,說明信號邊沿越陡。我們通常使用上升時(shí)間(RisingTime)這個(gè)參數(shù)來衡量信號邊沿的陡緩程度,通常上升時(shí)間是指數(shù)字信號由幅度的10%增加到幅度的90%所花的時(shí)間(也有些場合會(huì)使用20%~80%的上升時(shí)間或其他標(biāo)準(zhǔn))。上升時(shí)間越短,說明信號越陡峭。大部分?jǐn)?shù)字信號的下降時(shí)間(信號從幅度的90%下降到幅度的10%所花的時(shí)間)和上升時(shí)間差不多(也有例外)。圖1.2比較了兩種不同上升時(shí)間的數(shù)字信號。上升時(shí)間可以客觀反映信號邊沿的陡緩程度,而且由于計(jì)算和測量簡單,所以得到的應(yīng)用。對有些非常高速的串行數(shù)字信號,如PCIe、USB3.0、100G以太網(wǎng)等信號,由于信號速率很高,傳輸線對信號的損耗很大,信號波形中很難找到穩(wěn)定的幅度10%和90%的位置,所以有時(shí)也會(huì)用幅度20%~80%的上升時(shí)間來衡量信號的陡緩程度。通常速率越高的信號其上升時(shí)間也會(huì)更陡一些(但不一定速率低的信號上升時(shí)間一定就緩),上升時(shí)間是數(shù)字信號分析中的一個(gè)非常重要的概念,后面我們會(huì)反復(fù)提及和用到這個(gè)概念。
建立時(shí)間和保持時(shí)間加起來的時(shí)間稱為建立/保持時(shí)間窗口,是接收端對于信號保持在 同一個(gè)邏輯狀態(tài)的**小的時(shí)間要求。數(shù)字信號的比特寬度如果窄于這個(gè)時(shí)間窗口就肯定無 法同時(shí)滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間的要求,所以接收端對于建立/保持時(shí)間窗口大小的要求實(shí) 際上決定了這個(gè)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(shí)間、保持時(shí)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(huì)要求比較長的建 立時(shí)間和保持時(shí)間。
另外要注意的是, 一個(gè)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(shí)間的要求,輸出端的上升時(shí)間過緩、輸出幅度偏小、信號和時(shí)鐘中有抖動(dòng)、信號 有畸變等很多因素都會(huì)消耗信號建立/保持時(shí)間的裕量。因此一個(gè)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(shí)間和保持時(shí)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(xiàng)目如數(shù)據(jù)速率、信號 幅度、眼圖、抖動(dòng)等的測量都是為了間接保證信號滿足接收端對建立時(shí)間和保持時(shí)間的要 求,在以后章節(jié)的論述中我們可以慢慢體會(huì)。 數(shù)字信號常用的編碼方式有哪些?
對于真實(shí)的數(shù)據(jù)信號來說,其頻譜會(huì)更加復(fù)雜一些。比如偽隨機(jī)序列(PRBS)碼流的頻譜的包絡(luò)類似一個(gè)sinc函數(shù)。圖1.4是用同一個(gè)發(fā)送芯片分別產(chǎn)生的800Mbps和2.5Gbps的PRBS信號的頻譜,可以看到雖然輸出數(shù)據(jù)速率不一樣,但是信號的主要頻譜能量集中在4GHz以內(nèi),也并不見得2.5Gbps信號的高頻能量就比800Mbps的高很多。
頻譜儀是對信號能量的頻率分布進(jìn)行分析的準(zhǔn)確的工具,數(shù)字工程師可以借助頻譜分析儀對被測數(shù)字信號的頻譜分布進(jìn)行分析。當(dāng)沒有頻譜儀可用時(shí),我們通常根據(jù)數(shù)字信號的上升時(shí)間估算被測信號的頻譜能量:
信號的比較高頻率成分=0.5/信號上升時(shí)間(10%~90%)
或者當(dāng)使用20%~80%的上升時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)時(shí),計(jì)算公式如下:
信號的比較高頻率成分=0.4/信號上升時(shí)間(20%~80%) 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的性能取決于3個(gè)因素:采樣頻率、架構(gòu)、字長。信息化數(shù)字信號測試HDMI測試
數(shù)字信號的預(yù)加重(Pre-emphasis);信息化數(shù)字信號測試HDMI測試
理想的跳變位置。抖動(dòng)是個(gè)相對的時(shí)間量,怎么確定信號的理想的跳變位置對于 抖動(dòng)的測量結(jié)果有很關(guān)鍵的影響。對于時(shí)鐘信號的測量,我們通常關(guān)心的是時(shí)鐘信號是否 精確地等間隔,因此這個(gè)理想位置通常是從被測信號中提取的一個(gè)等周期分布時(shí)鐘的跳變 沿;而對于數(shù)據(jù)信號的測量,我們關(guān)心的是這個(gè)信號相對于其時(shí)鐘的位置跳變,因此這個(gè)理 想跳變位置就是其時(shí)鐘有效沿的跳變位置。對于很多采用嵌入式時(shí)鐘的高速數(shù)字電路來 說,由于沒有專門的時(shí)鐘傳輸通道,情況要更復(fù)雜一些,這時(shí)的理想跳變位置通常是指用一 個(gè)特定的時(shí)鐘恢復(fù)電路(可能是硬件的也可能是軟件的)從數(shù)據(jù)中恢復(fù)出的時(shí)鐘的有效跳 變沿。信息化數(shù)字信號測試HDMI測試