理想的跳變位置。抖動是個相對的時間量，怎么確定信號的理想的跳變位置對于 抖動的測量結果有很關鍵的影響。對于時鐘信號的測量，我們通常關心的是時鐘信號是否 精確地等間隔，因此這個理想位置通常是從被測信號中提取的一個等周期分布時鐘的跳變 沿；而對于數(shù)據(jù)信號的測量，我們關心的是這個信號相對于其時鐘的位置跳變，因此這個理 想跳變位置就是其時鐘有效沿的跳變位置。對于很多采用嵌入式時鐘的高速數(shù)字電路來 說，由于沒有專門的時鐘傳輸通道，情況要更復雜一些，這時的理想跳變位置通常是指用一 個特定的時鐘恢復電路(可能是硬件的也可能是軟件的)從數(shù)據(jù)中恢復出的時鐘的有效跳 變沿。數(shù)字信號處理系統(tǒng)架構分析；天津數(shù)字信號測試產(chǎn)品介紹

為了提高串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕F(xiàn)在很多更高速率的數(shù)字接口采用對數(shù)據(jù)進行編碼后再做并/串轉換的方式。編碼的方式有很多，如8b/9b編碼、8b/10b編碼、64b/66b編碼、128b/130b編碼等，下面以當下流行的ANSI8b/10b編碼為例進行介紹。

在ANSI8b/10b編碼方式中，8bit的數(shù)據(jù)先通過相應的編碼規(guī)則轉換成10bit的數(shù)據(jù)，再進行并/串轉換；接收端收到信號后先把串行數(shù)據(jù)進行串/并轉換得到10bit的數(shù)據(jù)，再通過10bit到8bit的解碼得到原始傳輸?shù)?bit數(shù)據(jù)。因此，如果發(fā)送端并行側的數(shù)據(jù)速率是8bit×100Mbps,通過8b/10b編碼和并/串轉換后的串行側的數(shù)據(jù)速率就是1bit×1Gbps。8b/10b編碼方法早由IBM發(fā)明，后來成為ANSI標準的一部分(ANSIX3.230-1994,clause11),并在通信和計算機總線上廣泛應用。表1.1是ANSI8b/10b編碼表的一部分，以數(shù)據(jù)0x00為例， 天津數(shù)字信號測試產(chǎn)品介紹傳統(tǒng)的數(shù)字信號帶寬計算；

對于真實的數(shù)據(jù)信號來說，其頻譜會更加復雜一些。比如偽隨機序列(PRBS)碼流的頻譜的包絡類似一個sinc函數(shù)。圖1.4是用同一個發(fā)送芯片分別產(chǎn)生的800Mbps和2.5Gbps的PRBS信號的頻譜，可以看到雖然輸出數(shù)據(jù)速率不一樣，但是信號的主要頻譜能量集中在4GHz以內，也并不見得2.5Gbps信號的高頻能量就比800Mbps的高很多。

頻譜儀是對信號能量的頻率分布進行分析的準確的工具，數(shù)字工程師可以借助頻譜分析儀對被測數(shù)字信號的頻譜分布進行分析。當沒有頻譜儀可用時，我們通常根據(jù)數(shù)字信號的上升時間估算被測信號的頻譜能量：

信號的比較高頻率成分=0.5/信號上升時間(10%～90%)

或者當使用20%～80%的上升時間標準時，計算公式如下：

信號的比較高頻率成分=0.4/信號上升時間(20%～80%)

這種方法由于不需要單獨的時鐘走線，各對差分線可以采用各自的CDR電路，所以對各對線的等長要求不太嚴格(即使要求嚴格也很容易實現(xiàn)，因為走線數(shù)量減少，而且信號都是點對點傳輸)。為了把時鐘信息嵌在數(shù)據(jù)流里，需要對數(shù)據(jù)進行編碼，比較常用的編碼方式有ANSI的8b/10b編碼、64b/66b編碼、曼徹斯特編碼、特殊的數(shù)據(jù)編碼以及對數(shù)據(jù)進行加擾等。

嵌入式時鐘結構的關鍵在于CDR電路，CDR的工作原理如圖1.17所示。CDR通常用一個PLL電路實現(xiàn)，可以從數(shù)據(jù)中提取時鐘。PLL電路通過鑒相器(PhaseDetector)比較輸入信號和本地VCO(壓控振蕩器)間的相差，并把相差信息通過環(huán)路濾波器(Filter)濾波后轉換成低頻的對VCO的控制電壓信號，通過不斷的比較和調整終實現(xiàn)本地VCO對輸入信號的時鐘鎖定。 數(shù)字信號的時鐘分配（Clock Distribution）;

數(shù)字信號的帶寬(Bandwidth)

在進行數(shù)字信號的分析和測試時，了解我們要分析的數(shù)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(shù)字信號的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號的能量在頻域的一個分布范圍，由于數(shù)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(tǒng)上做數(shù)字電路設計的工程師習慣根據(jù)信號的5次諧波來估算帶寬，比如如果信號的數(shù)據(jù)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(shù)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。
什么是數(shù)字信號(DigitalSignal)；天津數(shù)字信號測試產(chǎn)品介紹

模擬信號和數(shù)字信號之間的區(qū)別嗎？天津數(shù)字信號測試產(chǎn)品介紹

采用前向時鐘的總線因為有專門的時鐘通路，不需要再對數(shù)據(jù)進行編解碼，所以總線效率一般都比較高。還有一個優(yōu)點是線路噪聲和抖動對于時鐘和數(shù)據(jù)線的影響基本是一樣的(因為走線通常都在一起),所以對系統(tǒng)的影響可以消除到小。

嵌入式時鐘的電路對于線路上的高頻抖動非常敏感，而采用前向時鐘的電路對高頻抖動的敏感度就相對小得多。前向時鐘總線典型的數(shù)據(jù)速率在500Mbps～12Gbps.

在前向時鐘的拓撲總線中，時鐘速率通常是數(shù)據(jù)速率的一半(也有采用1/4速率、1/10或其他速率的),數(shù)據(jù)在上下邊沿都采樣，也就是通常所說的DDR方式。使用DDR采樣的好處是時鐘線和數(shù)據(jù)線在設計上需要的帶寬是一樣的，任何設計上的局限性(比如傳輸線的衰減特性)對于時鐘和數(shù)據(jù)線的影響是一樣的。

前向時鐘在一些關注效率、實時性，同時需要高吞吐量的總線上應用比較，比如DDR總線、GDDR總線、HDMI總線、Intel公司CPU互連的QPI/UPI總線等。 天津數(shù)字信號測試產(chǎn)品介紹