采用串行總線以后，就單根線來(lái)說(shuō)，由于上面要傳輸原來(lái)多根線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，所以其工作速率一般要比相應(yīng)的并行總線高很多。比如以前計(jì)算機(jī)上的擴(kuò)展槽上使用的PCI總線采用并行32位的數(shù)據(jù)線，每根數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)傳輸速率是33Mbps,演變到PCle(PCI-express)的串行版本后每根線上的數(shù)據(jù)速率至少是2.5Gbps(PCIel.0代標(biāo)準(zhǔn)),現(xiàn)在PCIe的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)達(dá)到了16Gbps(PCIe4.0代標(biāo)準(zhǔn))或32Gbps(PCIe5.0代標(biāo)準(zhǔn))。采用串行總線的另一個(gè)好處是在提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)節(jié)省了布線空間，芯片的功耗也降低了，所以在現(xiàn)代的電子設(shè)備中，當(dāng)需要進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，使用串行總線的越來(lái)越多。

數(shù)據(jù)速率提高以后，對(duì)于阻抗匹配、線路損耗和抖動(dòng)的要求就更高，稍不注意就很容易產(chǎn)生信號(hào)質(zhì)量的問(wèn)題。圖1.10是一個(gè)典型的1Gbps的信號(hào)從發(fā)送端經(jīng)過(guò)芯片封裝、PCB、連接器、背板傳輸?shù)浇邮斩说男盘?hào)路徑，可以看到在發(fā)送端的接近理想的0、1跳變的數(shù)字信號(hào)到達(dá)接收端后由于高頻損耗、反射等的影響，信號(hào)波形已經(jīng)變得非常惡劣，所以串行總線的設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)字電路工程師來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換；福建機(jī)械數(shù)字信號(hào)測(cè)試

什么是數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal)

典型的數(shù)字設(shè)備是由很多電路組成來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的功能的，系統(tǒng)中的各個(gè)部分主要通過(guò)數(shù)字信號(hào)的傳輸來(lái)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的交互。

數(shù)字信號(hào)通過(guò)其0、1的邏輯狀態(tài)的變化來(lái)一定的含義，典型的數(shù)字信號(hào)用兩個(gè)不同的信號(hào)電平來(lái)分別邏輯0和邏輯1的狀態(tài)(有些更復(fù)雜的數(shù)字電路會(huì)采用多個(gè)信號(hào)電平實(shí)現(xiàn)更多信息的傳輸)。真實(shí)的世界中并不存在理想的邏輯0、1狀態(tài)，所以真實(shí)情況下只是用一定的信號(hào)電平的電壓范圍來(lái)相應(yīng)的邏輯狀態(tài)。比如圖1.1中，當(dāng)信號(hào)的電壓低于判決閾值(中間的虛線部分)的下限時(shí)邏輯0狀態(tài)，當(dāng)信號(hào)的電壓高于判決閾值的上限時(shí)邏輯1狀態(tài)。 陜西自動(dòng)化數(shù)字信號(hào)測(cè)試數(shù)字信號(hào)上升時(shí)間是示波器中進(jìn)行上升時(shí)間測(cè)量例子，光標(biāo)交叉點(diǎn)指示出上升時(shí)間測(cè)量的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置；

我們經(jīng)常使用到的總線根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可以分為并行總線和串行總線。

并行總線是數(shù)字電路中早也是普遍采用的總線結(jié)構(gòu)。在這種總線上，數(shù)據(jù)線、地址線、控制線等都是并行傳輸，比如要傳輸8位的數(shù)據(jù)寬度，就需要8根數(shù)據(jù)信號(hào)線同時(shí)傳輸；如果要傳輸32位的數(shù)據(jù)寬度，就需要32根數(shù)據(jù)信號(hào)線同時(shí)傳輸。除了數(shù)據(jù)線以外，如果要尋址比較大的地址空間，還需要很多根地址線的組合來(lái)不同的地址空間。圖1.7是一個(gè)典型的微處理器的并行總線的工作時(shí)序，其中包含了1根時(shí)鐘線、16根數(shù)據(jù)線、16根地址線以及一些讀寫(xiě)控制信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)的時(shí)鐘分配(ClockDistribution)

前面講過(guò)，對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，目前絕大部分的場(chǎng)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(shí)鐘。數(shù)字信號(hào)的可靠傳輸依賴于準(zhǔn)確的時(shí)鐘采樣，一般情況下發(fā)送端和接收端都需要使用相同頻率的工作時(shí)鐘才可以保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失(有些特殊的應(yīng)用中收發(fā)端可以采用大致相同頻率工作時(shí)鐘，但需要在數(shù)據(jù)格式或協(xié)議層面做些特殊處理)。為了把發(fā)送端的時(shí)鐘信息傳遞到接收端以進(jìn)行正確的信號(hào)采樣，數(shù)字總線采用的時(shí)鐘分配方式大體上可以分為3類，即并行時(shí)鐘、嵌入式時(shí)鐘、前向時(shí)鐘，各有各的應(yīng)用領(lǐng)域。 什么是數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal)；

數(shù)字信號(hào)的建立/保持時(shí)間(Setup/HoldTime)

不論數(shù)字信號(hào)的上升沿是陡還是緩，在信號(hào)跳變時(shí)總會(huì)有一段過(guò)渡時(shí)間處于邏輯判決閾值的上限和下限之間，從而造成邏輯的不確定狀態(tài)。更糟糕的是，通常的數(shù)字信號(hào)都不只一路，可能是多路信號(hào)一起傳輸來(lái)一些邏輯和功能狀態(tài)。這些多路信號(hào)之間由于電氣特性的不完全一致以及PCB走線路徑長(zhǎng)短的不同，在到達(dá)其接收端時(shí)會(huì)存在不同的時(shí)延，時(shí)延的不同會(huì)進(jìn)一步增加邏輯狀態(tài)的不確定性。

由于我們感興趣的邏輯狀態(tài)通常是信號(hào)電平穩(wěn)定以后的狀態(tài)而不是跳變時(shí)所的狀態(tài)，所以現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字電路采用同步電路，即系統(tǒng)中有一個(gè)統(tǒng)一的工作時(shí)鐘對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。如圖1.5所示，雖然信號(hào)在跳變過(guò)程中可能會(huì)有不確定的邏輯狀態(tài)，但是若我們只在時(shí)鐘CLK的上升沿對(duì)信號(hào)進(jìn)行判決采樣，則得到的就是穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)。 數(shù)字信號(hào)可通過(guò)分時(shí)將大量信號(hào)合成為一個(gè)信號(hào)（稱復(fù)用信號(hào)），通過(guò)某個(gè)處理器處理后，再將信號(hào)解復(fù)用；福建機(jī)械數(shù)字信號(hào)測(cè)試

數(shù)字通信的帶寬表征為：bit的傳輸速率；福建機(jī)械數(shù)字信號(hào)測(cè)試

時(shí)間偏差的衡量方法。由于信號(hào)邊沿的時(shí)間偏差可能是由于各種因素造成的，有隨機(jī)的噪聲，還有確定性的干擾。所以這個(gè)時(shí)間偏差通常不是一個(gè)恒定值，而是有一定的統(tǒng)計(jì)分布，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合這個(gè)測(cè)量的結(jié)果可能是用有效值(RMS)衡量，也可能是用峰-峰值(peak-peak)衡量，更復(fù)雜的場(chǎng)合還會(huì)對(duì)這個(gè)時(shí)間偏差的各個(gè)成分進(jìn)行分解和估計(jì)。因此抖動(dòng)的精確測(cè)量需要大量的樣本以及復(fù)雜的算法。對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行衡量和測(cè)量時(shí)，需要特別注意的是，即使對(duì)于同一個(gè)信號(hào)，如果用不同的方法進(jìn)行衡量，得到的抖動(dòng)測(cè)量結(jié)果也可能不一樣，下面是幾種常用的抖動(dòng)測(cè)量項(xiàng)目。福建機(jī)械數(shù)字信號(hào)測(cè)試