數據經過8b/10b編碼后有以下優點:
(1)有足夠多的跳變沿,可以從數據中進行時鐘恢復。正常傳輸的數據中可能會有比較長的連續的0或者連續的1,而進行完8b/10b編碼后,其編碼規則保證了編碼后的數據流中不會出現超過5個連續的0或1,信號中會出現足夠多的跳變沿,因此可以采用嵌入式的時鐘方式,即接收端可以從數據流中通過PLL電路直接恢復時鐘,不需要專門的時鐘傳輸通道。
(2)直流平衡,可以采用AC耦合方式。經過編碼后數據中不會出現連續的0或者1, 但還是有可能在某個時間段內0或者1的數量偏多一些。從上面的編碼表中我們可以看 到,同一個Byte對應有正、負兩組10bit的編碼, 一個編碼中1的數量多一些,另一個編碼中 0 的數量多一些。數據在對當前的Byte進行8b/10b編碼傳輸時,會根據前面歷史傳輸的 數據中正負bit的數量來選擇使用哪一組編碼,從而可以保證總線上正負bit的數量在任何 時刻基本都是平衡的,也就是直流點不會發生大的變化。直流點平衡以后,在信號傳輸的路 徑上我們就可以采用AC耦合方式(常用的方法是在發送端或接收端串接隔直電容),這 樣信號對于收發端的地電平變化和共模噪聲的抵抗能力進一步增強,可以傳輸更遠的距離。 數字設備是由很多電路組成來實現一定的功能,系統中的各個部分通過數字信號的傳輸來進行信息和數據的交互。青海數字信號測試高速信號傳輸
數字信號的帶寬(Bandwidth)
在進行數字信號的分析和測試時,了解我們要分析的數字信號的帶寬是很重要的一點,它決定了我們進行電路設計時對PCB走線和傳輸介質傳輸帶寬的要求,也決定了測試對儀表的要求。
數字信號的帶寬可以大概理解為數字信號的能量在頻域的一個分布范圍,由于數字信號不是正弦波,有很多高次諧波成分,所以其在頻域的能量分布是一個比較復雜的問題。
傳統上做數字電路設計的工程師習慣根據信號的5次諧波來估算帶寬,比如如果信號的數據速率是100Mbps,其快的0101的跳變波形相當于50MHz的方波時鐘,這個方波時鐘的5次諧波成分是250MHz,因此信號的帶寬大概就在250MHz以內。這種方法看起來很合理,因為5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行精確波形參數測量的場合來說就不太準確了。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。
湖北數字信號測試代理商數字信號常用的編碼方式有哪些?
對于一個理想的方波信號,其上升沿是無限陡的,從頻域上看 它是由無限多的奇數次諧波構成的,因此一個理想方波可以認為是無限多奇次正弦諧波 的疊加。
但是對于真實的數字信號來說,其上升沿不是無限陡的,因此其高次諧波的能量會受到 限制。比如圖1.3是用同一個時鐘芯片分別產生的50MHz和250MHz的時鐘信號的頻 譜,我們可以看到雖然兩種情況下輸出時鐘頻率不一樣,但是信號的主要頻譜能量都集中在 5GHz以內,并不見得250MHz時鐘的頻譜分布就一定比50MHz時鐘的大5倍。
值得注意的是,在同步電路中,如果要得到穩定的邏輯狀態,對于采樣時鐘和信號間的時序關系是有要求的。比如,如果時鐘的有效邊沿正好對應到數據的跳變區域附近,可能會采樣到不可靠的邏輯狀態。數字電路要得到穩定的邏輯狀態,通常都要求在采樣時鐘有效邊沿到來時被采信號已經提前建立一個新的邏輯狀態,這個提前的時間通常稱為建立時間(SetupTime);同樣,在采樣時鐘的有效邊沿到來后,被采信號還需要保持這個邏輯狀態一定時間以保證采樣數據的穩定,這個時間通常稱為保持時間(HoldTime)。如圖1.6所示是一個典型的D觸發器對建立和保持時間的要求。Data信號在CLK信號的有效邊沿到來t、前必須建立穩定的邏輯狀態,在CLK有效邊沿到來后還要保持當前邏輯狀態至少tn這么久,否則有可能造成數據采樣的錯誤。數字 信號處理系統的基本組成;
數字信號的上升時間(Rising Time)
任何一個真實的數字信號在由一個邏輯電平狀態跳轉到另一個邏輯電平狀態時,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)這個參數來衡量信號邊沿的陡緩程度,通常上升時間是指數字信號由幅度的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準)。上升時間越短,說明信號越陡峭。大部分數字信號的下降時間(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,所以得到的應用。對有些非常高速的串行數字信號,如PCIe、USB3.0、100G以太網等信號,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),上升時間是數字信號分析中的一個非常重要的概念,后面我們會反復提及和用到這個概念。 數字信號是由“0”和“1”。數字信號數字信號測試HDMI測試
幅度測量是數字信號常用的測量,也是很多其他參數側魯昂的基礎。青海數字信號測試高速信號傳輸
為了提高信號在高速率、長距離情況下傳輸的可靠性,大部分高速的數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,發送端采用差分的發送器,接收端相應采用差分的接收器。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信號相減的結果作為邏輯判決的依據,因此即使信號線上有嚴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。 青海數字信號測試高速信號傳輸
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