數(shù)字信號的帶寬(Bandwidth)

在進(jìn)行數(shù)字信號的分析和測試時(shí)，了解我們要分析的數(shù)字信號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PCB走線和傳輸介質(zhì)傳輸帶寬的要求,，也決定了測試對儀表的要求。

數(shù)字信號的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號的能量在頻域的一個(gè)分布范圍,，由于數(shù)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(gè)比較復(fù)雜的問題,。

傳統(tǒng)上做數(shù)字電路設(shè)計(jì)的工程師習(xí)慣根據(jù)信號的5次諧波來估算帶寬,，比如如果信號的數(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,因此信號的帶寬大概就在250MHz以內(nèi),。這種方法看起來很合理,，因?yàn)?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(jìn)行精確波形參數(shù)測量的場合來說就不太準(zhǔn)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,。
數(shù)字信號處理系統(tǒng)經(jīng)歷了單片DSP處理器、多片DSP處理器并行工作的架構(gòu)模式,。新疆?dāng)?shù)字信號測試推薦貨源

為了提高信號在高速率,、長距離情況下傳輸?shù)目煽啃裕蟛糠指咚俚臄?shù)字串行總線都會采用差分信號進(jìn)行信號傳輸,。差分信號是用一對反相的差分線進(jìn)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(gè)差分線的傳輸模型及真實(shí)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(dòng)，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,。 福建校準(zhǔn)數(shù)字信號測試抖動(dòng)是數(shù)字信號,，特別是高速數(shù)字信號重要的一個(gè)概念，越是高速的信號,，其比特周期越短對于抖動(dòng)要求就嚴(yán)格；

克勞德高速數(shù)字信號測試實(shí)驗(yàn)室

  數(shù)字信號測試方法：

需要特別注意,，當(dāng)數(shù)字信號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)字電路會盡量避免用這種不確定狀態(tài)進(jìn)行信號傳輸,，比如會用一  個(gè)同步時(shí)鐘只在信號電平穩(wěn)定以后再進(jìn)行采樣,。

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

不論數(shù)字信號的上升沿是陡還是緩，在信號跳變時(shí)總會有一段過渡時(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)字信號都不只一路，可能是多路信號一起傳輸來一些邏輯和功能狀態(tài),。這些多路信號之間由于電氣特性的不完全一致以及PCB走線路徑長短的不同,，在到達(dá)其接收端時(shí)會存在不同的時(shí)延，時(shí)延的不同會進(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)鐘對信號進(jìn)行采樣,。如圖1.5所示,，雖然信號在跳變過程中可能會有不確定的邏輯狀態(tài)，但是若我們只在時(shí)鐘CLK的上升沿對信號進(jìn)行判決采樣,，則得到的就是穩(wěn)定的邏輯狀態(tài),。 什么是模擬信號？數(shù)字信號,？

預(yù)加重是一種在發(fā)送端事先對發(fā)送信號的高頻分量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，這種方法的實(shí)現(xiàn)是通過增大信號跳變邊沿后個(gè)比特(跳變比特)的幅度(預(yù)加重)來完成的。比如對于一個(gè)00111的比特序列來說,，做完預(yù)加重后序列里個(gè)1的幅度會比第二個(gè)和第三個(gè)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(shí)際上提高了發(fā)送信號中高頻信號的能量,。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí),，有時(shí)并不是增加跳變比特的幅度，而是相應(yīng)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(shí)又叫去加重(De-emphasis),。圖1.26反映的是預(yù)加重后信號波形的變化。

對于預(yù)加重技術(shù)來說,，其對信號改善的效果取決于其預(yù)加重的幅度的大小,，預(yù)加重的幅度是指經(jīng)過預(yù)加重后跳變比特相對于非跳變比特幅度的變化。預(yù)加重幅度的計(jì)算公式如圖1.27所示,。數(shù)字總線中經(jīng)常使用的預(yù)加重有3.5dB,、6dB、9.5dB等,。對于6dB的預(yù)加重來說,，相當(dāng)于從發(fā)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,。 數(shù)字信號的波形分析（Waveform Analysis）;河北HDMI測試數(shù)字信號測試

模擬信號和數(shù)字信號的差異,；新疆?dāng)?shù)字信號測試推薦貨源

數(shù)據(jù)經(jīng)過8b/10b編碼后有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)有足夠多的跳變沿，可以從數(shù)據(jù)中進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù),。正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中可能會有比較長的連續(xù)的0或者連續(xù)的1,而進(jìn)行完8b/10b編碼后，其編碼規(guī)則保證了編碼后的數(shù)據(jù)流中不會出現(xiàn)超過5個(gè)連續(xù)的0或1,信號中會出現(xiàn)足夠多的跳變沿,，因此可以采用嵌入式的時(shí)鐘方式,，即接收端可以從數(shù)據(jù)流中通過PLL電路直接恢復(fù)時(shí)鐘,，不需要專門的時(shí)鐘傳輸通道,。

(2)直流平衡,，可以采用AC耦合方式,。經(jīng)過編碼后數(shù)據(jù)中不會出現(xiàn)連續(xù)的0或者1, 但還是有可能在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)0或者1的數(shù)量偏多一些,。從上面的編碼表中我們可以看 到,，同一個(gè)Byte對應(yīng)有正,、負(fù)兩組10bit的編碼,， 一個(gè)編碼中1的數(shù)量多一些,，另一個(gè)編碼中 0 的數(shù)量多一些,。數(shù)據(jù)在對當(dāng)前的Byte進(jìn)行8b/10b編碼傳輸時(shí)，會根據(jù)前面歷史傳輸?shù)?數(shù)據(jù)中正負(fù)bit的數(shù)量來選擇使用哪一組編碼,，從而可以保證總線上正負(fù)bit的數(shù)量在任何 時(shí)刻基本都是平衡的,，也就是直流點(diǎn)不會發(fā)生大的變化,。直流點(diǎn)平衡以后,，在信號傳輸?shù)穆?徑上我們就可以采用AC耦合方式(常用的方法是在發(fā)送端或接收端串接隔直電容),這  樣信號對于收發(fā)端的地電平變化和共模噪聲的抵抗能力進(jìn)一步增強(qiáng),，可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。 新疆?dāng)?shù)字信號測試推薦貨源