數(shù)字信號的預(yù)加重(Pre-emphasis)

如前所述，很多常用的電路板材料或者電纜在高頻時(shí)都會呈現(xiàn)出高損耗的特性。目前的高速串行總線速度不斷提升，使得流行的電路板材料達(dá)到極限從而對信號有較大的損耗，這可能導(dǎo)致接收端的信號極其惡劣以至于無法正確還原和解碼信號，從而出現(xiàn)傳輸誤碼。如果我們觀察高速的數(shù)字信號經(jīng)過長的傳輸通道傳輸后到達(dá)接收端的眼圖，它可能是閉合的或者接近閉合的。因此工程師可以有兩種選擇：一種是在設(shè)計(jì)中使用較為昂貴的電路板材料；另一種是仍然沿用現(xiàn)有材料，但采用某種技術(shù)來補(bǔ)償傳輸通道的損耗影響?？紤]到在高速率的情況下低損耗的電路板材料和電纜的成本過高，我們通常會優(yōu)先嘗試相應(yīng)的信號補(bǔ)償技術(shù)，預(yù)加重(Pre-emphasis)和均衡就是高速數(shù)字電路中常用的兩種信號補(bǔ)償技術(shù)。
上升時(shí)間是數(shù)字信號另一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它反映了一個(gè)數(shù)字信號在電平切換時(shí)邊沿變化的快慢。河南數(shù)字信號測試故障

對于典型的3.3V的低電壓TTL(LVTTL)信號來說，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)字信號相對于模擬信號來說有更高的 可靠性和抗噪聲的能力。比如對于3.3V的LVTTL信號來說，當(dāng)信號輸出電壓為0V時(shí)， 只要噪聲或者干擾的幅度不超過0.8V,就不會把邏輯狀態(tài)由0誤判為1;同樣，當(dāng)信號輸出  電壓為3.3V時(shí)，只要噪聲或者干擾的幅度不會使信號電壓低于2.0V,就不會把邏輯狀態(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)”是相對的，如果噪聲或干擾的影響使得信號的電壓超出了其正常邏輯的判決區(qū)間，數(shù)字信號也仍然有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)傳輸。在許多場合，我們對數(shù)字信號質(zhì)量進(jìn)行分析和 測試的基本目的就是要保證其信號電平在進(jìn)行采樣時(shí)滿足基本的邏輯判決條件。 信號完整性測試數(shù)字信號測試故障數(shù)字信號的波形分析（Waveform Analysis）;

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)，對于采樣時(shí)鐘和信號間的時(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應(yīng)到數(shù)據(jù)的跳變區(qū)域附近，可能會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)器對建立和保持時(shí)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(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。

數(shù)字信號并行總線與串行總線(Parallel and Serial Bus)

雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的數(shù)字芯片已經(jīng)集成了越來越多的功能，但是對于稍微復(fù)雜  一點(diǎn)的系統(tǒng)來說，很多時(shí)候單獨(dú)一個(gè)芯片很難完成所有的工作，這就需要和其他芯片配合起  來工作。比如現(xiàn)在的CPU的處理能力越來越強(qiáng)，很多CPU內(nèi)部甚至集成了顯示處理的功  能，但是仍然需要配合外部的內(nèi)存芯片來存儲臨時(shí)的數(shù)據(jù)，需要配合橋接芯片擴(kuò)展硬盤、 USB等接口；現(xiàn)代的FPGA內(nèi)部也可以集成CPU、DSP、RAM、高速收發(fā)器等，但有些  場合可能還需要配合用的DSP來進(jìn)一步提高浮點(diǎn)處理效率，配合額外的內(nèi)存芯片來擴(kuò)展  存儲空間，配合用的物理層芯片來擴(kuò)展網(wǎng)口、USB等，或者需要多片F(xiàn)PGA互連來提高處  理能力。所有這一切，都需要用到相應(yīng)的總線來實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字芯片間的互連。如果我們把  各個(gè)功能芯片想象成人體的各個(gè)功能，總線就是血脈和經(jīng)絡(luò)，通過這些路徑，各個(gè)功能  模塊間才能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作。 高速數(shù)字接口原理與測試；

對于并行總線來說，更致命的是這種總線上通常掛有多個(gè)設(shè)備，且讀寫共用，各種信號分叉造成的反射問題使得信號質(zhì)量進(jìn)一步惡化。

為了解決并行總線占用尺寸過大且對布線等長要求過于苛刻的問題，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展和速度的提升，越來越多的數(shù)字接口開始采用串行總線。所謂串行總線，就是并行的數(shù)據(jù)在總線上不再是并行地傳輸，而是時(shí)分復(fù)用在一根或幾根線上傳輸。比如在并行總線上 傳輸1Byte的數(shù)據(jù)寬度需要8根線，而如果把這8根線上的信號時(shí)分復(fù)用在一根線上就可 以減少需要的走線數(shù)量，同時(shí)也不需要再考慮8根線之間的等長關(guān)系。 模擬信號和數(shù)字信號之間的區(qū)別嗎？河南數(shù)字信號測試故障

數(shù)字信號是離散的。它的幅度被限制在一個(gè)確定的值。河南數(shù)字信號測試故障

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(shí)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(shí)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(gè)典型的微處理器的并行總線的工作時(shí)序，其中包含了1根時(shí)鐘線、16根數(shù)據(jù)線、16根地址線以及一些讀寫控制信號。 河南數(shù)字信號測試故障

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