简单的预加重对信号的频谱改善并不是完美的,比如其频率响应曲线并不一定与实际 的传输通道的损耗曲线相匹配,所以高速率总线会采用阶数更高、更复杂的预加重技术。 图1.28所示是一个3阶的预加重,其除了对跳变沿后面的第1个比特进行预加重处理外,跳变沿 之后的第2个比特的幅度也有变化。跳变沿后第1个比特的幅度变化有时也叫Post Cursorl,
跳变沿后的第2个比特的幅度变化有时也叫Post Cursor2。有些总线如PCIe3.0,会对跳变 沿前面的1个比特的幅度也进行调整,叫作Pre Cursor1,有时也称为PreShoot。 高速数字接口原理与测试;多端口矩阵测试数字信号测试价格优惠
采用这种时钟恢复方式后,由于CDR能跟踪数据中的 一 部分低频抖动,所以数据传输 中增加的低频抖动对于接收端采样影响不大,因此更适于长距离传输。(不过由于受到环路 滤波器带宽的限制,数据线上的高频抖动仍然会对接收端采样产生比较大的影响。)
采用嵌入式时钟的缺点在于电路的复杂度增加,而且由于数据编码需要一些额外开销,降低了总线效率。
随着技术的发展,一些对总线效率要求更高的应用中开始采用另一种时钟分配方式,即前向时钟(ForwardClocking)。前向时钟的实现得益于DLL(DelayLockedLoop)电路的成熟。DLL电路比较大的好处是可以很方便地用成熟的CMOS工艺大量集成,而且不会增加抖动。
一个前向时钟的典型应用,总线仍然有单独的时钟传输通路,而与传统并行总线所不同的是接收端每条信号路径上都有一个DLL电路。电路开始工作时可以有一个训练的过程,接收端的DLL在训练过程中可以根据每条链路的时延情况调整时延,从而保证每条数据线都有充足的建立/保持时间。 多端口矩阵测试数字信号测试价格优惠波形参数测试室数字信号测试常用的测量方法,随着数字信号速率的提高,波形参数的测量方法越来越不适用了。
理想的跳变位置。抖动是个相对的时间量,怎么确定信号的理想的跳变位置对于 抖动的测量结果有很关键的影响。对于时钟信号的测量,我们通常关心的是时钟信号是否 精确地等间隔,因此这个理想位置通常是从被测信号中提取的一个等周期分布时钟的跳变 沿;而对于数据信号的测量,我们关心的是这个信号相对于其时钟的位置跳变,因此这个理 想跳变位置就是其时钟有效沿的跳变位置。对于很多采用嵌入式时钟的高速数字电路来 说,由于没有专门的时钟传输通道,情况要更复杂一些,这时的理想跳变位置通常是指用一 个特定的时钟恢复电路(可能是硬件的也可能是软件的)从数据中恢复出的时钟的有效跳 变沿。
数字信号的带宽(Bandwidth)
在进行数字信号的分析和测试时,了解我们要分析的数字信号的带宽是很重要的一点,它决定了我们进行电路设计时对PCB走线和传输介质传输带宽的要求,也决定了测试对仪表的要求。
数字信号的带宽可以大概理解为数字信号的能量在频域的一个分布范围,由于数字信号不是正弦波,有很多高次谐波成分,所以其在频域的能量分布是一个比较复杂的问题。
传统上做数字电路设计的工程师习惯根据信号的5次谐波来估算带宽,比如如果信号的数据速率是100Mbps,其快的0101的跳变波形相当于50MHz的方波时钟,这个方波时钟的5次谐波成分是250MHz,因此信号的带宽大概就在250MHz以内。这种方法看起来很合理,因为5次谐波对于重建信号的基本波形形状是非常重要的,但这种方法对于需要进行精确波形参数测量的场合来说就不太准确了。比如同样是50MHz 的信号,如果上升沿很陡接近理想方波,其高次谐波能量就比较大;而如果上升沿很缓接近 正弦波,其高次谐波能量就很小。
数字信号带宽用每bit占用的时间间隔的倒数来近似表示,传输速率的单位是bit/s,传输速率=传输信号的带宽。
对于真实的数据信号来说,其频谱会更加复杂一些。比如伪随机序列(PRBS)码流的频谱的包络类似一个sinc函数。图1.4是用同一个发送芯片分别产生的800Mbps和2.5Gbps的PRBS信号的频谱,可以看到虽然输出数据速率不一样,但是信号的主要频谱能量集中在4GHz以内,也并不见得2.5Gbps信号的高频能量就比800Mbps的高很多。
频谱仪是对信号能量的频率分布进行分析的准确的工具,数字工程师可以借助频谱分析仪对被测数字信号的频谱分布进行分析。当没有频谱仪可用时,我们通常根据数字信号的上升时间估算被测信号的频谱能量:
信号的比较高频率成分=0.5/信号上升时间(10%~90%)
或者当使用20%~80%的上升时间标准时,计算公式如下:
信号的比较高频率成分=0.4/信号上升时间(20%~80%) 数字信号是由“0”和“1”。多端口矩阵测试数字信号测试价格优惠
数字总线采用的时钟 分配方式大体上可以分为3类,即并行时钟、嵌入式时钟、前向时钟,各有各的应用领域。多端口矩阵测试数字信号测试价格优惠
数字信号并行总线与串行总线(Parallel and Serial Bus)
虽然随着技术的发展,现代的数字芯片已经集成了越来越多的功能,但是对于稍微复杂 一点的系统来说,很多时候单独一个芯片很难完成所有的工作,这就需要和其他芯片配合起 来工作。比如现在的CPU的处理能力越来越强,很多CPU内部甚至集成了显示处理的功 能,但是仍然需要配合外部的内存芯片来存储临时的数据,需要配合桥接芯片扩展硬盘、 USB等接口;现代的FPGA内部也可以集成CPU、DSP、RAM、高速收发器等,但有些 场合可能还需要配合用的DSP来进一步提高浮点处理效率,配合额外的内存芯片来扩展 存储空间,配合用的物理层芯片来扩展网口、USB等,或者需要多片FPGA互连来提高处 理能力。所有这一切,都需要用到相应的总线来实现多个数字芯片间的互连。如果我们把 各个功能芯片想象成人体的各个功能,总线就是血脉和经络,通过这些路径,各个功能 模块间才能进行有效的数据交换和协同工作。 多端口矩阵测试数字信号测试价格优惠
建立时间和保持时间加起来的时间称为建立/保持时间窗口,是接收端对于信号保持在 同一个逻辑状态的**小的时间要求。数字信号的比特宽度如果窄于这个时间窗口就肯定无 法同时满足建立时间和保持时间的要求,所以接收端对于建立/保持时间窗口大小的要求实 际上决定了这个电路能够工作的比较高的数据速率。通常工 作速率高一些的芯片,很短的建 立时间、保持时间就可以保证电路可靠工作,而工作速率低一 些的芯片则会要求比较长的建 立时间和保持时间。 另外要注意的是, 一个数字电路能够可靠工作的比较高数据速率不仅取决于接收端对于 建立/保持时间的要求,输出端的上升时间过缓、输出幅度偏小、信号和时钟中有抖动、信...