中國香港數字信號測試調試

對于并行總線來說，更致命的是這種總線上通常掛有多個設備，且讀寫共用，各種信號分叉造成的反射問題使得信號質量進一步惡化。

為了解決并行總線占用尺寸過大且對布線等長要求過于苛刻的問題，隨著芯片技術的發展和速度的提升，越來越多的數字接口開始采用串行總線。所謂串行總線，就是并行的數據在總線上不再是并行地傳輸，而是時分復用在一根或幾根線上傳輸。比如在并行總線上 傳輸1Byte的數據寬度需要8根線，而如果把這8根線上的信號時分復用在一根線上就可 以減少需要的走線數量，同時也不需要再考慮8根線之間的等長關系。 數字信號可通過分時將大量信號合成為一個信號（稱復用信號），通過某個處理器處理后，再將信號解復用；中國香港數字信號測試調試

為了保證接收端在時鐘有效沿時采集到正確的數據，通常都有建立/保持時間的要求，以避免采到數據線上跳變時不穩定的狀態，因此這種總線對于時鐘和數據線間走線長度的差異都有嚴格要求。這種并行總線在使用中比較大的挑戰是當總線時鐘速率超過幾百MHz后就很難再提高了，因為其很多根并行線很難滿圖1.15并行總線的時鐘傳輸足此時苛刻的走線等長的要求，特別是當總線上同時掛有多個設備時。為了解決并行總線工作時鐘頻率很難提高的問題，一些系統和芯片的設計廠商提出了嵌入式時鐘的概念。其思路首先是把原來很多根的并行線用一對或多對高速差分線來代替，節省了布線空間；然后把系統的時鐘信息通過數據編碼的方式嵌在數據流里，省去了專門的時鐘走線。信號到了接收端，接收端采用相應的CDR(clock-datarecovery)電路把數據流中內嵌的時鐘信息提取出來再對數據采樣。圖1.16是一個采用嵌入式時鐘的總線例子。自動化數字信號測試PCI-E測試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。

需要注意的是，采用8b/10b編碼方式也是有缺點的，比較大的缺點就是8bit到10bit的編碼會造成額外的20%的編碼開銷，所以很多10Gbps左右或更高速率的總線不再使用8b/10b編碼方式。比如PCIe1.0和PCIe2.0的總線速率分別為2.5Gbps和5Gbps,都是采用8b/10b編碼，而PCle3.0、PCle4.0、PCle5.0的總線速率分別達到8Gbps、16Gbps和32Gbps,并通過效率更高的128b/130b的編碼結合擾碼的方法來實現直流平衡和嵌入式時鐘。另一個例子是FibreChannel總線，1xFC、2xFC、4xFC、8xFC的數據速率分別為1.0625Gbps、2 . 125Gbps,4 . 25Gbps 、8 . 5Gbps,都是采用8b/10b編碼，而16xFC 、32xFC 的數據速率分別  為14.025Gbps和28.05Gbps,采用的是效率更高的64b/66b編碼方式。64b/66b編碼在 10G和100G以太網中也有廣泛應用。

數字信號的均衡(Equalization)

前面介紹了預加重或者去加重技術對于克服傳輸通道損耗、改善高速數字信號接收端信號質量的作用，但是當信號速率進一步提高或者傳輸距離更長時，**在發送端已不能充分補償傳輸通道帶來的損耗，這時就需要在接收端同時使用均衡技術來進一步改善信號質量。所謂均衡，是在數字信號的接收端進行的一種補償高頻損耗的技術。常見的信號均衡技術有3種：CTLE(ContinuousTimeLinearEqualization)、FFE(FeedForwardEqualization)和DFE(DecisionFeedbackEqualization).CTLE是在接收端提供一個高通濾波器，這個高通濾波器可以對信號中的主要高頻分量進行放大，這一點和發送端的預加重技術帶來的效果是類似的。有些速率比較高的總線，為了適應不同鏈路長度損耗的影響，還支持多擋不同增益的CTLE均衡器。圖1.35是PCle5.0總線在接收端使用的CTLE均衡器的頻響曲線的例子。 數字信號的預加重（Pre-emphasis）;

數字信號的帶寬(Bandwidth)

在進行數字信號的分析和測試時，了解我們要分析的數字信號的帶寬是很重要的一點，它決定了我們進行電路設計時對PCB走線和傳輸介質傳輸帶寬的要求，也決定了測試對儀表的要求。

數字信號的帶寬可以大概理解為數字信號的能量在頻域的一個分布范圍，由于數字信號不是正弦波，有很多高次諧波成分，所以其在頻域的能量分布是一個比較復雜的問題。

傳統上做數字電路設計的工程師習慣根據信號的5次諧波來估算帶寬，比如如果信號的數據速率是100Mbps,其快的0101的跳變波形相當于50MHz的方波時鐘，這個方波時鐘的5次諧波成分是250MHz,因此信號的帶寬大概就在250MHz以內。這種方法看起來很合理，因為5次諧波對于重建信號的基本波形形狀是非常重要的，但這種方法對于需要進行精確波形參數測量的場合來說就不太準確了。比如同樣是50MHz 的信號，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。
示波器進行數字信號的幅度測試；數字信號數字信號測試服務熱線

數字通信的帶寬表征為：bit的傳輸速率；中國香港數字信號測試調試

預加重是一種在發送端事先對發送信號的高頻分量進行補償的方法，這種方法的實現是通過增大信號跳變邊沿后個比特(跳變比特)的幅度(預加重)來完成的。比如對于一個00111的比特序列來說，做完預加重后序列里個1的幅度會比第二個和第三個1的幅度大。由于跳變比特了信號里的高頻分量，所以這種方法實際上提高了發送信號中高頻信號的能量。在實際實現時，有時并不是增加跳變比特的幅度，而是相應減小非跳變比特的幅度，減小非跳變比特幅度的這種方法有時又叫去加重(De-emphasis)。圖1.26反映的是預加重后信號波形的變化。

對于預加重技術來說，其對信號改善的效果取決于其預加重的幅度的大小，預加重的幅度是指經過預加重后跳變比特相對于非跳變比特幅度的變化。預加重幅度的計算公式如圖1.27所示。數字總線中經常使用的預加重有3.5dB、6dB、9.5dB等。對于6dB的預加重來說，相當于從發送端看，跳變比特的電壓幅度是非跳變比特電壓幅度的2倍。 中國香港數字信號測試調試

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