數(shù)字信號(hào)的上升時(shí)間(Rising Time)

任何一個(gè)真實(shí)的數(shù)字信號(hào)在由一個(gè)邏輯電平狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)邏輯電平狀態(tài)時(shí),其中間的過渡時(shí)間都不會(huì)是無限短的。信號(hào)電平跳變的過渡時(shí)間越短，說明信號(hào)邊沿越陡。我們通常使用上升時(shí)間(RisingTime)這個(gè)參數(shù)來衡量信號(hào)邊沿的陡緩程度，通常上升時(shí)間是指數(shù)字信號(hào)由幅度的10%增加到幅度的90%所花的時(shí)間(也有些場(chǎng)合會(huì)使用20%～80%的上升時(shí)間或其他標(biāo)準(zhǔn))。上升時(shí)間越短，說明信號(hào)越陡峭。大部分?jǐn)?shù)字信號(hào)的下降時(shí)間(信號(hào)從幅度的90%下降到幅度的10%所花的時(shí)間)和上升時(shí)間差不多(也有例外)。圖1.2比較了兩種不同上升時(shí)間的數(shù)字信號(hào)。上升時(shí)間可以客觀反映信號(hào)邊沿的陡緩程度，而且由于計(jì)算和測(cè)量簡(jiǎn)單，所以得到的應(yīng)用。對(duì)有些非常高速的串行數(shù)字信號(hào)，如PCIe、USB3.0、100G以太網(wǎng)等信號(hào)，由于信號(hào)速率很高，傳輸線對(duì)信號(hào)的損耗很大，信號(hào)波形中很難找到穩(wěn)定的幅度10%和90%的位置，所以有時(shí)也會(huì)用幅度20%～80%的上升時(shí)間來衡量信號(hào)的陡緩程度。通常速率越高的信號(hào)其上升時(shí)間也會(huì)更陡一些(但不一定速率低的信號(hào)上升時(shí)間一定就緩),上升時(shí)間是數(shù)字信號(hào)分析中的一個(gè)非常重要的概念，后面我們會(huì)反復(fù)提及和用到這個(gè)概念。 傳輸線對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響；陜西數(shù)字信號(hào)測(cè)試服務(wù)熱線

這種并/串轉(zhuǎn)換方法由于不涉及信號(hào)的編解碼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高，但是需要收發(fā)端進(jìn)行精確的時(shí)鐘同步以控制信號(hào)的復(fù)用和解復(fù)用操作，因此需要專門的時(shí)鐘傳輸通道，而且串行信號(hào)上一旦出現(xiàn)比較大的抖動(dòng)就會(huì)造成串/并轉(zhuǎn)換的錯(cuò)誤。

因此，這種簡(jiǎn)單的并/串轉(zhuǎn)換方式一般用于比較關(guān)注傳輸效率的芯片間的短距離互連或者一些光端機(jī)信號(hào)的傳輸中。另外，由于信號(hào)沒有經(jīng)過任何編碼，信號(hào)中可能會(huì)出現(xiàn)比較長(zhǎng)的連續(xù)的0或者連續(xù)的1,因此信號(hào)必須采用直流耦合方式，收發(fā)端一旦存在比較大的共模或地噪聲，會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)質(zhì)量，因此這種并/串轉(zhuǎn)換方式用于電信號(hào)傳輸時(shí)或者傳輸速率不太高(通常<1Gbps),或者傳輸距離不太遠(yuǎn)(通常<50cm)的場(chǎng)合。 重慶數(shù)字信號(hào)測(cè)試商家數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的性能取決于3個(gè)因素：采樣頻率、架構(gòu)、字長(zhǎng)。

高速數(shù)字接口與光電測(cè)試

看起來我們好像找到了解決問題的方法，但是，在真實(shí)情況下，理想窄的脈沖或者無限 陡的階躍信號(hào)是不存在的，不僅難以產(chǎn)生而且精度不好控制，所以在實(shí)際測(cè)試中更多使用正 弦波進(jìn)行測(cè)試得到頻域響應(yīng)，并通過相應(yīng)的物理層測(cè)試系統(tǒng)軟件進(jìn)行頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換以 得到時(shí)域響應(yīng)。相比其他信號(hào)，正弦波更容易產(chǎn)生，同時(shí)其頻率和幅度精度更容易控制。矢 量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Vector Network Analyzer,VNA)可以在高達(dá)幾十GHz 的頻率范圍內(nèi)通過  正弦波掃頻的方式精確測(cè)量傳輸通道對(duì)不同頻率的反射和傳輸特性，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到 100dB以上，所以在現(xiàn)代高速數(shù)字信號(hào)質(zhì)量的分析中，會(huì)借助高性能的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)高 速傳輸通道的特性進(jìn)行測(cè)量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)到的一段差分傳輸線的通道損 耗及根據(jù)這個(gè)測(cè)量結(jié)果分析出的信號(hào)眼圖。

值得注意的是，在同步電路中，如果要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，對(duì)于采樣時(shí)鐘和信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系是有要求的。比如，如果時(shí)鐘的有效邊沿正好對(duì)應(yīng)到數(shù)據(jù)的跳變區(qū)域附近，可能會(huì)采樣到不可靠的邏輯狀態(tài)。數(shù)字電路要得到穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，通常都要求在采樣時(shí)鐘有效邊沿到來時(shí)被采信號(hào)已經(jīng)提前建立一個(gè)新的邏輯狀態(tài)，這個(gè)提前的時(shí)間通常稱為建立時(shí)間(SetupTime);同樣，在采樣時(shí)鐘的有效邊沿到來后，被采信號(hào)還需要保持這個(gè)邏輯狀態(tài)一定時(shí)間以保證采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)間通常稱為保持時(shí)間(HoldTime)。如圖1.6所示是一個(gè)典型的D觸發(fā)器對(duì)建立和保持時(shí)間的要求。Data信號(hào)在CLK信號(hào)的有效邊沿到來t、前必須建立穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)，在CLK有效邊沿到來后還要保持當(dāng)前邏輯狀態(tài)至少tn這么久，否則有可能造成數(shù)據(jù)采樣的錯(cuò)誤。波形參數(shù)測(cè)試室數(shù)字信號(hào)測(cè)試常用的測(cè)量方法，隨著數(shù)字信號(hào)速率的提高，波形參數(shù)的測(cè)量方法越來越不適用了。

理想的跳變位置。抖動(dòng)是個(gè)相對(duì)的時(shí)間量，怎么確定信號(hào)的理想的跳變位置對(duì)于 抖動(dòng)的測(cè)量結(jié)果有很關(guān)鍵的影響。對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)的測(cè)量，我們通常關(guān)心的是時(shí)鐘信號(hào)是否 精確地等間隔，因此這個(gè)理想位置通常是從被測(cè)信號(hào)中提取的一個(gè)等周期分布時(shí)鐘的跳變 沿；而對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的測(cè)量，我們關(guān)心的是這個(gè)信號(hào)相對(duì)于其時(shí)鐘的位置跳變，因此這個(gè)理 想跳變位置就是其時(shí)鐘有效沿的跳變位置。對(duì)于很多采用嵌入式時(shí)鐘的高速數(shù)字電路來 說，由于沒有專門的時(shí)鐘傳輸通道，情況要更復(fù)雜一些，這時(shí)的理想跳變位置通常是指用一 個(gè)特定的時(shí)鐘恢復(fù)電路(可能是硬件的也可能是軟件的)從數(shù)據(jù)中恢復(fù)出的時(shí)鐘的有效跳 變沿。數(shù)字信號(hào)處理中的基礎(chǔ)運(yùn)算；重慶數(shù)字信號(hào)測(cè)試商家

數(shù)字信號(hào)的抖動(dòng)（Jitter）;陜西數(shù)字信號(hào)測(cè)試服務(wù)熱線

對(duì)于典型的3.3V的低電壓TTL(LVTTL)信號(hào)來說，判決閾值的下限是0.8V,判決閾 值的上限是2.0V。正是由于判決閾值的存在，使得數(shù)字信號(hào)相對(duì)于模擬信號(hào)來說有更高的 可靠性和抗噪聲的能力。比如對(duì)于3.3V的LVTTL信號(hào)來說，當(dāng)信號(hào)輸出電壓為0V時(shí)， 只要噪聲或者干擾的幅度不超過0.8V,就不會(huì)把邏輯狀態(tài)由0誤判為1;同樣，當(dāng)信號(hào)輸出  電壓為3.3V時(shí)，只要噪聲或者干擾的幅度不會(huì)使信號(hào)電壓低于2.0V,就不會(huì)把邏輯狀態(tài)  由1誤判為0。

從上面的例子可以看到，數(shù)字信號(hào)抗噪聲和干擾的能力是比較強(qiáng)的。但也需要注意，這 個(gè)“強(qiáng)”是相對(duì)的，如果噪聲或干擾的影響使得信號(hào)的電壓超出了其正常邏輯的判決區(qū)間，數(shù)字信號(hào)也仍然有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)傳輸。在許多場(chǎng)合，我們對(duì)數(shù)字信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析和 測(cè)試的基本目的就是要保證其信號(hào)電平在進(jìn)行采樣時(shí)滿足基本的邏輯判決條件。 陜西數(shù)字信號(hào)測(cè)試服務(wù)熱線

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