偽隨機(jī)碼型(PRBS)
在進(jìn)行數(shù)字接口的測試時,有時會用到一些特定的測試碼型。比如我們在進(jìn)行信號質(zhì)量測試時,如果被測件發(fā)送的只是一些規(guī)律跳變的碼型,可能不了真實通信時的惡劣情況,所以測試時我們會希望被測件發(fā)出的數(shù)據(jù)盡可能地隨機(jī)以惡劣的情況。同時,因為這種數(shù)據(jù)流很多時候只是為了測試使用的,用戶的被測件在正常工作時還是要根據(jù)特定的協(xié)議發(fā)送真實的數(shù)據(jù)流,因此產(chǎn)生這種隨機(jī)數(shù)據(jù)碼流的電路比較好盡可能簡單,不要額外占用太多的硬件資源。那么怎么用簡單的方法產(chǎn)生盡可能隨機(jī)一些的數(shù)據(jù)流輸出呢?首先,因為真正隨機(jī)的碼流是很難用簡單的電路實現(xiàn)的,所以我們只需要生成盡可能隨機(jī)的碼流就可以了,其中常用的一種數(shù)據(jù)碼流是PRBS(PseudoRandomBinarySequence,偽隨機(jī)碼)碼流。PRBS碼的產(chǎn)生非常簡單,圖1.21是PRBS7的產(chǎn)生原理,只需要用到7個移位寄存器和簡單的異或門就可以實現(xiàn)。 波形參數(shù)測試室數(shù)字信號測試常用的測量方法,隨著數(shù)字信號速率的提高,波形參數(shù)的測量方法越來越不適用了。河南數(shù)字信號測試聯(lián)系人
要想得到零邊沿時間的理想方波,理論上是需要無窮大頻率的頻率分量。如果比較高只考慮到某個頻率點處的頻率分量,則來出的時域波形邊沿時間會蛻化,會使得邊沿時間增大。例如,一個頻率為500MHz的理想方波,其5次諧波分量是2500M,如果把5次諧波以內(nèi)所有分量成時域信號,貝U其邊沿時間大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。
我們可以把數(shù)字信號假設(shè)為一個時間軸上無窮的梯形波的周期信號,它的傅里葉變換
對應(yīng)于每個頻率點的正弦波的幅度,我們可以勾勒出虛線所示的頻譜包絡(luò)線, 可以看到它有兩個轉(zhuǎn)折頻率分別對應(yīng)1/材和1/”(刁是半周期,。是邊沿時間)
從1/叫轉(zhuǎn)折頻率開始,頻譜的諧波分量是按I/?下降的,也就是-40dB/dec (-40分貝每 十倍頻,即每增大十倍頻率,諧波分量減小100倍)??梢钥吹较鄬τ诶硐敕讲?,從這個頻 率開始,信號的諧波分量大大減小。 新疆?dāng)?shù)字信號測試推薦貨源數(shù)字信號的建立/保持時間(Setup/Hold Time);
數(shù)字信號的時鐘分配(ClockDistribution)
前面講過,對于數(shù)字電路來說,目前絕大部分的場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鐘。數(shù)字信號的可靠傳輸依賴于準(zhǔn)確的時鐘采樣,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鐘才可以保證數(shù)據(jù)不會丟失(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)送端的時鐘信息傳遞到接收端以進(jìn)行正確的信號采樣,數(shù)字總線采用的時鐘分配方式大體上可以分為3類,即并行時鐘、嵌入式時鐘、前向時鐘,各有各的應(yīng)用領(lǐng)域。
采用AC耦合方式的另一個好處是收發(fā)端在做互連時不用太考慮直流偏置點的互相影響, 互連變得非常簡單,對于熱插拔的支持能力也更好。
(3)有利于信號校驗。很多高速信號在進(jìn)行傳輸時為了保證傳輸?shù)目煽啃?,要對接?到的信號進(jìn)行檢查以確認(rèn)收到的信號是否正確。在8b/10bit編碼表中,原始的8bit數(shù)據(jù)總 共有256個組合,即使考慮到每個Byte有正負(fù)兩個10bit編碼,也只需要用到512個10bit 的組合。而10bit的數(shù)據(jù)總共可以有1024個組合,因此有大約一半的10bit組合是無效的 數(shù)據(jù),接收端一旦收到這樣的無效組合就可以判決數(shù)據(jù)無效。另外,前面介紹過數(shù)據(jù)在傳輸 過程中要保證直流平衡, 一旦接收端收到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)違反直流平衡的規(guī)則,也可以判決數(shù) 據(jù)無效。因此采用8b/10b編碼以后數(shù)據(jù)本身就可以提供一定的信號校驗功能。需要注意的是,這種校驗不是足夠可靠,因為理論上還是可能會有幾個bit在傳輸中發(fā)生了錯誤,但 是結(jié)果仍然符合8b/10b編碼規(guī)則和直流平衡原則。因此,很多使用8b/10b編碼的總線還 會在上層協(xié)議上再做相應(yīng)的CRC校驗(循環(huán)冗余校驗)。 數(shù)字信號的時鐘分配(Clock Distribution);
采用串行總線以后,就單根線來說,由于上面要傳輸原來多根線傳輸?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好處是在提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時節(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,使用串行總線的越來越多。
數(shù)據(jù)速率提高以后,對于阻抗匹配、線路損耗和抖動的要求就更高,稍不注意就很容易產(chǎn)生信號質(zhì)量的問題。圖1.10是一個典型的1Gbps的信號從發(fā)送端經(jīng)過芯片封裝、PCB、連接器、背板傳輸?shù)浇邮斩说男盘柭窂?,可以看到在發(fā)送端的接近理想的0、1跳變的數(shù)字信號到達(dá)接收端后由于高頻損耗、反射等的影響,信號波形已經(jīng)變得非常惡劣,所以串行總線的設(shè)計對于數(shù)字電路工程師來說是一個很大的挑戰(zhàn)。 數(shù)字信號幅度測試的定義;安徽HDMI測試數(shù)字信號測試
數(shù)字信號處理技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,目前在很多領(lǐng)域都有著寬敞的應(yīng)用。河南數(shù)字信號測試聯(lián)系人
(1)抖動的頻率范圍。抖動實際上是時間上的噪聲,其時間偏差的變化頻率可能比較 快也可能比較慢。通常把變化頻率超過10Hz以上的抖動成分稱為jitter,而變化頻率低于 10Hz的抖動成分稱為wander(漂移)。wander主要反映的是時鐘源隨著時間、溫度等的緩 慢變化,影響的是時鐘或定時信號的***精度。在通信或者信號傳輸中,由于收發(fā)雙方都會 采用一定的時鐘架構(gòu)來進(jìn)行時鐘的分配和同步,緩慢的時鐘漂移很容易被跟蹤上或補(bǔ)償?shù)簦?因此wander對于數(shù)字電路傳輸?shù)恼`碼率影響不大,高速數(shù)字電路測量中關(guān)心的主要是高 頻的jitter。河南數(shù)字信號測試聯(lián)系人
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