數(shù)字信號(hào)的帶寬(Bandwidth)

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

數(shù)字信號(hào)的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號(hào)的能量在頻域的一個(gè)分布范圍，由于數(shù)字信號(hào)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(hào)的5次諧波來估算帶寬，比如如果信號(hào)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(hào)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(duì)于重建信號(hào)的基本波形形狀是非常重要的，但這種方法對(duì)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(hào)，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(hào)帶寬用每bit占用的時(shí)間間隔的倒數(shù)來近似表示，傳輸速率的單位是bit/s，傳輸速率=傳輸信號(hào)的帶寬。安徽數(shù)字信號(hào)測試修理

什么是數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal)

典型的數(shù)字設(shè)備是由很多電路組成來實(shí)現(xiàn)一定的功能的，系統(tǒng)中的各個(gè)部分主要通過數(shù)字信號(hào)的傳輸來進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的交互。

數(shù)字信號(hào)通過其0、1的邏輯狀態(tài)的變化來一定的含義，典型的數(shù)字信號(hào)用兩個(gè)不同的信號(hào)電平來分別邏輯0和邏輯1的狀態(tài)(有些更復(fù)雜的數(shù)字電路會(huì)采用多個(gè)信號(hào)電平實(shí)現(xiàn)更多信息的傳輸)。真實(shí)的世界中并不存在理想的邏輯0、1狀態(tài)，所以真實(shí)情況下只是用一定的信號(hào)電平的電壓范圍來相應(yīng)的邏輯狀態(tài)。比如圖1.1中，當(dāng)信號(hào)的電壓低于判決閾值(中間的虛線部分)的下限時(shí)邏輯0狀態(tài)，當(dāng)信號(hào)的電壓高于判決閾值的上限時(shí)邏輯1狀態(tài)。 中國香港數(shù)字信號(hào)測試代理品牌上升時(shí)間是數(shù)字信號(hào)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(hào)在電平切換時(shí)邊沿變化的快慢。

采用這種時(shí)鐘恢復(fù)方式后，由于CDR能跟蹤數(shù)據(jù)中的 一 部分低頻抖動(dòng)，所以數(shù)據(jù)傳輸 中增加的低頻抖動(dòng)對(duì)于接收端采樣影響不大，因此更適于長距離傳輸。(不過由于受到環(huán)路 濾波器帶寬的限制，數(shù)據(jù)線上的高頻抖動(dòng)仍然會(huì)對(duì)接收端采樣產(chǎn)生比較大的影響。)

采用嵌入式時(shí)鐘的缺點(diǎn)在于電路的復(fù)雜度增加，而且由于數(shù)據(jù)編碼需要一些額外開銷，降低了總線效率。

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些對(duì)總線效率要求更高的應(yīng)用中開始采用另一種時(shí)鐘分配方式，即前向時(shí)鐘(ForwardClocking)。前向時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)得益于DLL(DelayLockedLoop)電路的成熟。DLL電路比較大的好處是可以很方便地用成熟的CMOS工藝大量集成，而且不會(huì)增加抖動(dòng)。

一個(gè)前向時(shí)鐘的典型應(yīng)用，總線仍然有單獨(dú)的時(shí)鐘傳輸通路，而與傳統(tǒng)并行總線所不同的是接收端每條信號(hào)路徑上都有一個(gè)DLL電路。電路開始工作時(shí)可以有一個(gè)訓(xùn)練的過程，接收端的DLL在訓(xùn)練過程中可以根據(jù)每條鏈路的時(shí)延情況調(diào)整時(shí)延，從而保證每條數(shù)據(jù)線都有充足的建立/保持時(shí)間。

基本上可以看到數(shù)字信號(hào)的頻域分量大部分集中在1/7U,這個(gè)頻率以下，我們可以將這個(gè)頻率稱之為信號(hào)的帶寬，工程上可以近似為0.35/0,當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格的時(shí)候，也可近似為0.5/rro

也就是說，疊加信號(hào)帶寬（0.35/。）以下的頻率分量基本上可以復(fù)現(xiàn)邊沿時(shí)間是tr的數(shù)字時(shí);域波形信號(hào)。這個(gè)頻率通常也叫作轉(zhuǎn)折頻率或截止頻率（Fknee或cutofffrequency）

*信號(hào)的能量大部分集中在信號(hào)帶寬以下，意味著我們?cè)诳紤]這個(gè)信號(hào)的傳輸效應(yīng)時(shí)，主要關(guān)注比較高頻率可以到信號(hào)的帶寬。

所以，假如在數(shù)字信號(hào)的傳輸過程中可以保證在信號(hào)的帶寬（0.35億）以下的頻率分量（模擬信號(hào)）經(jīng)過互連路徑的質(zhì)量，則我們可以保證接收到比較完整的數(shù)字信號(hào)。

然而，我們會(huì)在下面看到在考慮信號(hào)完整性問題時(shí)由于傳輸路徑阻抗不連續(xù)對(duì)信號(hào)的反射，損耗隨頻率的增加而增加的特性等因素，這些頻率分量在傳輸時(shí)會(huì)有畸變，從而造成接收到的各個(gè)頻率的分量疊加在時(shí)并不能完全保證復(fù)現(xiàn)原有的時(shí)域的數(shù)字信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)的時(shí)鐘分配（Clock Distribution）;

高速數(shù)字接口與光電測試

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)際測試中更多使用正 弦波進(jìn)行測試得到頻域響應(yīng)，并通過相應(yīng)的物理層測試系統(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)行測量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測到的一段差分傳輸線的通道損 耗及根據(jù)這個(gè)測量結(jié)果分析出的信號(hào)眼圖。
數(shù)字信號(hào)的預(yù)加重（Pre-emphasis）;中國香港數(shù)字信號(hào)測試代理品牌

數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)架構(gòu)分析；安徽數(shù)字信號(hào)測試修理

預(yù)加重是一種在發(fā)送端事先對(duì)發(fā)送信號(hào)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(hào)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(duì)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(huì)比第二個(gè)和第三個(gè)1的幅度大。由于跳變比特了信號(hào)里的高頻分量，所以這種方法實(shí)際上提高了發(fā)送信號(hào)中高頻信號(hào)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(hào)波形的變化。

對(duì)于預(yù)加重技術(shù)來說，其對(duì)信號(hào)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(duì)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(duì)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。 安徽數(shù)字信號(hào)測試修理

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