建立時(shí)間和保持時(shí)間加起來(lái)的時(shí)間稱為建立/保持時(shí)間窗口,是接收端對(duì)于信號(hào)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(hào)的比特寬度如果窄于這個(gè)時(shí)間窗口就肯定無(wú) 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(duì)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(zhǎng)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(duì)于 建立/保持時(shí)間的要求,輸出端的上升時(shí)間過(guò)緩、輸出幅度偏小、信號(hào)和時(shí)鐘中有抖動(dòng)、信號(hào) 有畸變等很多因素都會(huì)消耗信號(hào)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(hào)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(shuō),大部分?jǐn)?shù)字信號(hào)的測(cè)量項(xiàng)目如數(shù)據(jù)速率、信號(hào) 幅度、眼圖、抖動(dòng)等的測(cè)量都是為了間接保證信號(hào)滿足接收端對(duì)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(hào)的波形分析(Waveform Analysis);天津數(shù)字信號(hào)測(cè)試聯(lián)系方式
數(shù)字信號(hào)的帶寬(Bandwidth)
在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的分析和測(cè)試時(shí),了解我們要分析的數(shù)字信號(hào)的帶寬是很重要的一點(diǎn),它決定了我們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)PCB走線和傳輸介質(zhì)傳輸帶寬的要求,也決定了測(cè)試對(duì)儀表的要求。
數(shù)字信號(hào)的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號(hào)的能量在頻域的一個(gè)分布范圍,由于數(shù)字信號(hào)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(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。
傳統(tǒng)上做數(shù)字電路設(shè)計(jì)的工程師習(xí)慣根據(jù)信號(hào)的5次諧波來(lái)估算帶寬,比如如果信號(hào)的數(shù)據(jù)速率是100Mbps,其快的0101的跳變波形相當(dāng)于50MHz的方波時(shí)鐘,這個(gè)方波時(shí)鐘的5次諧波成分是250MHz,因此信號(hào)的帶寬大概就在250MHz以內(nèi)。這種方法看起來(lái)很合理,因?yàn)?次諧波對(duì)于重建信號(hào)的基本波形形狀是非常重要的,但這種方法對(duì)于需要進(jìn)行精確波形參數(shù)測(cè)量的場(chǎng)合來(lái)說(shuō)就不太準(zhǔn)確了。比如同樣是50MHz 的信號(hào),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。
四川數(shù)字信號(hào)測(cè)試維修數(shù)字信號(hào)的帶寬(Bandwidth);
數(shù)字信號(hào)的抖動(dòng)(Jitter)
抖動(dòng)的概念
抖動(dòng)(Jitter)是數(shù)字信號(hào),尤其是高速數(shù)字信號(hào)的一個(gè)非常關(guān)鍵的概念。如圖1.40所 示,抖動(dòng)反映的是數(shù)字信號(hào)偏離其理想位置的時(shí)間偏差。
高頻數(shù)字信號(hào)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(dòng)都會(huì)造成信號(hào)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(hào)對(duì)于抖動(dòng)都有嚴(yán)格的要求。抖動(dòng)這個(gè)概念說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單,但實(shí)際上仔細(xì)研究起來(lái)是非常復(fù)雜的,關(guān)于其概念的理解有以下幾個(gè)需要注意的方面:
采用這種時(shí)鐘恢復(fù)方式后,由于CDR能跟蹤數(shù)據(jù)中的 一 部分低頻抖動(dòng),所以數(shù)據(jù)傳輸 中增加的低頻抖動(dòng)對(duì)于接收端采樣影響不大,因此更適于長(zhǎng)距離傳輸。(不過(guò)由于受到環(huán)路 濾波器帶寬的限制,數(shù)據(jù)線上的高頻抖動(dòng)仍然會(huì)對(duì)接收端采樣產(chǎn)生比較大的影響。)
采用嵌入式時(shí)鐘的缺點(diǎn)在于電路的復(fù)雜度增加,而且由于數(shù)據(jù)編碼需要一些額外開銷,降低了總線效率。
隨著技術(shù)的發(fā)展,一些對(duì)總線效率要求更高的應(yīng)用中開始采用另一種時(shí)鐘分配方式,即前向時(shí)鐘(ForwardClocking)。前向時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)得益于DLL(DelayLockedLoop)電路的成熟。DLL電路比較大的好處是可以很方便地用成熟的CMOS工藝大量集成,而且不會(huì)增加抖動(dòng)。
一個(gè)前向時(shí)鐘的典型應(yīng)用,總線仍然有單獨(dú)的時(shí)鐘傳輸通路,而與傳統(tǒng)并行總線所不同的是接收端每條信號(hào)路徑上都有一個(gè)DLL電路。電路開始工作時(shí)可以有一個(gè)訓(xùn)練的過(guò)程,接收端的DLL在訓(xùn)練過(guò)程中可以根據(jù)每條鏈路的時(shí)延情況調(diào)整時(shí)延,從而保證每條數(shù)據(jù)線都有充足的建立/保持時(shí)間。 數(shù)字信號(hào)是由“0”和“1”。
克勞德高速數(shù)字信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室
數(shù)字信號(hào)測(cè)試方法:
需要特別注意,當(dāng)數(shù)字信號(hào)的電壓介于判決閾值的上限和下限之間時(shí),其邏輯狀態(tài)是不 確定的狀態(tài)。所謂的“不確定”是指如果數(shù)字信號(hào)的電壓介于判決閾值的上限和下限之間, 接收端的判決電路有可能把這個(gè)狀態(tài)判決為邏輯0,也有可能判決為邏輯1。這種不確定是 我們不期望的,因此很多數(shù)字電路會(huì)盡量避免用這種不確定狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)傳輸,比如會(huì)用一 個(gè)同步時(shí)鐘只在信號(hào)電平穩(wěn)定以后再進(jìn)行采樣。
對(duì)于一個(gè)數(shù)字信號(hào),要進(jìn)行可靠的0、1信號(hào)傳輸,就必須滿足一定的電平、幅度、時(shí)序等標(biāo)準(zhǔn)的要求。四川數(shù)字信號(hào)測(cè)試維修
示波器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的幅度測(cè)試;天津數(shù)字信號(hào)測(cè)試聯(lián)系方式
值得注意的是,在同步電路中,如果要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),對(duì)于采樣時(shí)鐘和信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系是有要求的。比如,如果時(shí)鐘的有效邊沿正好對(duì)應(yīng)到數(shù)據(jù)的跳變區(qū)域附近,可能會(huì)采樣到不可靠的邏輯狀態(tài)。數(shù)字電路要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),通常都要求在采樣時(shí)鐘有效邊沿到來(lái)時(shí)被采信號(hào)已經(jīng)提前建立一個(gè)新的邏輯狀態(tài),這個(gè)提前的時(shí)間通常稱為建立時(shí)間(SetupTime);同樣,在采樣時(shí)鐘的有效邊沿到來(lái)后,被采信號(hào)還需要保持這個(gè)邏輯狀態(tài)一定時(shí)間以保證采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定,這個(gè)時(shí)間通常稱為保持時(shí)間(HoldTime)。如圖1.6所示是一個(gè)典型的D觸發(fā)器對(duì)建立和保持時(shí)間的要求。Data信號(hào)在CLK信號(hào)的有效邊沿到來(lái)t、前必須建立穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),在CLK有效邊沿到來(lái)后還要保持當(dāng)前邏輯狀態(tài)至少tn這么久,否則有可能造成數(shù)據(jù)采樣的錯(cuò)誤。天津數(shù)字信號(hào)測(cè)試聯(lián)系方式
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建立時(shí)間和保持時(shí)間加起來(lái)的時(shí)間稱為建立/保持時(shí)間窗口,是接收端對(duì)于信號(hào)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(hào)的比特寬度如果窄于這個(gè)時(shí)間窗口就肯定無(wú) 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(duì)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(zhǎng)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(duì)于 建立/保持時(shí)間的要求,輸出端的上升時(shí)間過(guò)緩、輸出幅度偏小、信號(hào)和時(shí)鐘中有抖動(dòng)、信...