什么是數(shù)字信號(DigitalSignal)

典型的數(shù)字設(shè)備是由很多電路組成來實現(xiàn)一定的功能的,，系統(tǒng)中的各個部分主要通過數(shù)字信號的傳輸來進行信息和數(shù)據(jù)的交互,。

數(shù)字信號通過其0,、1的邏輯狀態(tài)的變化來一定的含義，典型的數(shù)字信號用兩個不同的信號電平來分別邏輯0和邏輯1的狀態(tài)(有些更復(fù)雜的數(shù)字電路會采用多個信號電平實現(xiàn)更多信息的傳輸),。真實的世界中并不存在理想的邏輯0,、1狀態(tài)，所以真實情況下只是用一定的信號電平的電壓范圍來相應(yīng)的邏輯狀態(tài),。比如圖1.1中,，當(dāng)信號的電壓低于判決閾值(中間的虛線部分)的下限時邏輯0狀態(tài)，當(dāng)信號的電壓高于判決閾值的上限時邏輯1狀態(tài),。 數(shù)字信號幅度測試的定義,；福建數(shù)字信號測試調(diào)試

這種方法由于不需要單獨的時鐘走線，各對差分線可以采用各自的CDR電路,，所以對各對線的等長要求不太嚴(yán)格(即使要求嚴(yán)格也很容易實現(xiàn),，因為走線數(shù)量減少，而且信號都是點對點傳輸),。為了把時鐘信息嵌在數(shù)據(jù)流里,，需要對數(shù)據(jù)進行編碼，比較常用的編碼方式有ANSI的8b/10b編碼,、64b/66b編碼,、曼徹斯特編碼、特殊的數(shù)據(jù)編碼以及對數(shù)據(jù)進行加擾等。

嵌入式時鐘結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于CDR電路,，CDR的工作原理如圖1.17所示,。CDR通常用一個PLL電路實現(xiàn)，可以從數(shù)據(jù)中提取時鐘,。PLL電路通過鑒相器(PhaseDetector)比較輸入信號和本地VCO(壓控振蕩器)間的相差,，并把相差信息通過環(huán)路濾波器(Filter)濾波后轉(zhuǎn)換成低頻的對VCO的控制電壓信號，通過不斷的比較和調(diào)整終實現(xiàn)本地VCO對輸入信號的時鐘鎖定,。 北京數(shù)字信號測試商家數(shù)字信號上升時間是示波器中進行上升時間測量例子,，光標(biāo)交叉點指示出上升時間測量的起始點和結(jié)束點的位置；

為了提高信號在高速率,、長距離情況下傳輸?shù)目煽啃?，大部分高速的?shù)字串行總線都會采用差分信號進行信號傳輸,。差分信號是用一對反相的差分線進行信號傳輸,，發(fā)送端采用差分的發(fā)送器，接收端相應(yīng)采用差分的接收器,。圖1.13是一個差分線的傳輸模型及真實的差分PCB走線,。

采用差分傳輸方式后，由于差分線對中正負(fù)信號的走線是緊密耦合在一起的,，所以外界噪聲對于兩根信號線的影響是一樣的,。而在接收端，由于其接收器是把正負(fù)信號相減的結(jié)果作為邏輯判決的依據(jù),，因此即使信號線上有嚴(yán)重的共模噪聲或者地電平的波動,，對于的邏輯電平判決影響很小。相對于單端傳輸方式,，差分傳輸方式的抗干擾,、抗共模噪聲能力 提高。

數(shù)字信號的上升時間(Rising Time)

任何一個真實的數(shù)字信號在由一個邏輯電平狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到另一個邏輯電平狀態(tài)時,其中間的過渡時間都不會是無限短的,。信號電平跳變的過渡時間越短,，說明信號邊沿越陡。我們通常使用上升時間(RisingTime)這個參數(shù)來衡量信號邊沿的陡緩程度,，通常上升時間是指數(shù)字信號由幅度的10%增加到幅度的90%所花的時間(也有些場合會使用20%～80%的上升時間或其他標(biāo)準(zhǔn)),。上升時間越短，說明信號越陡峭,。大部分?jǐn)?shù)字信號的下降時間(信號從幅度的90%下降到幅度的10%所花的時間)和上升時間差不多(也有例外),。圖1.2比較了兩種不同上升時間的數(shù)字信號。上升時間可以客觀反映信號邊沿的陡緩程度,，而且由于計算和測量簡單,，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，所以有時也會用幅度20%～80%的上升時間來衡量信號的陡緩程度,。通常速率越高的信號其上升時間也會更陡一些(但不一定速率低的信號上升時間一定就緩),上升時間是數(shù)字信號分析中的一個非常重要的概念,，后面我們會反復(fù)提及和用到這個概念。 數(shù)字信號的建立/保持時間（Setup/Hold Time）;

數(shù)字信號的時域和頻域

數(shù)字信號的頻率分量可以通過從時域到頻域的轉(zhuǎn)換中得到,。首先我們要知道時域是真實世界,，頻域是更好的用于做信號分析的一種數(shù)學(xué)手段，時域的數(shù)字信號可以通過傅里葉變換轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€個頻率點的正弦波的,。這些正弦波就是對應(yīng)的數(shù)字信號的頻率分量,。假如定義理想方波的邊沿時間為0,占空比50%的周期信號，其在傅里葉變換后各頻率分量振幅,。

可見對于理想方波,，其振幅頻譜對應(yīng)的正弦波頻率是基頻的奇數(shù)倍頻(在50%的占空比下)。奇次諧波的幅度是按1"下降的(/是頻率),，也就是-20dB/dec(-20分貝每十倍頻),。 對于一個數(shù)字信號，要進行可靠的0,、1信號傳輸,，就必須滿足一定的電平、幅度,、時序等標(biāo)準(zhǔn)的要求,。河南通信數(shù)字信號測試

示波器進行數(shù)字信號的幅度測試；福建數(shù)字信號測試調(diào)試

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)信號線同時傳輸；如果要傳輸32位的數(shù)據(jù)寬度,，就需要32根數(shù)據(jù)信號線同時傳輸,。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不同的地址空間,。圖1.7是一個典型的微處理器的并行總線的工作時序,，其中包含了1根時鐘線、16根數(shù)據(jù)線,、16根地址線以及一些讀寫控制信號,。 福建數(shù)字信號測試調(diào)試

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