數字信號的時域和頻域

數字信號的頻率分量可以通過從時域到頻域的轉換中得到。首先我們要知道時域是真實世界，頻域是更好的用于做信號分析的一種數學手段，時域的數字信號可以通過傅里葉變換轉變為一個個頻率點的正弦波的。這些正弦波就是對應的數字信號的頻率分量。假如定義理想方波的邊沿時間為0,占空比50%的周期信號，其在傅里葉變換后各頻率分量振幅。

可見對于理想方波，其振幅頻譜對應的正弦波頻率是基頻的奇數倍頻(在50%的占空比下)。奇次諧波的幅度是按1"下降的(/是頻率)，也就是-20dB/dec(-20分貝每十倍頻)。 數字 信號處理系統的基本組成；遼寧數字信號測試

采用前向時鐘的總線因為有專門的時鐘通路，不需要再對數據進行編解碼，所以總線效率一般都比較高。還有一個優點是線路噪聲和抖動對于時鐘和數據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據速率在500Mbps～12Gbps.

在前向時鐘的拓撲總線中，時鐘速率通常是數據速率的一半(也有采用1/4速率、1/10或其他速率的),數據在上下邊沿都采樣，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據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)對于時鐘和數據線的影響是一樣的。

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。 遼寧數字信號測試數字信號的時鐘分配（Clock Distribution）;

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。

很多經典的處理器采用了并行的總線架構。比如大家熟知的51單片機就采用了8根并行數據線和16根地址線；CPU的鼻祖——Intel公司的8086微處理器——**初推出時具有16根并行數據線和16根地址線；

現在很多嵌入式系統中多使用的ARM處理器則大部分使用32根數據線以及若干根地址線。并行總線的比較大好處是總線的邏輯時序比較簡單，電路實現起來比較容易；但是缺點也是非常明顯的，比如并行總線的信號線數量非常多，會占用大量的引腳和布線空間，因此芯片和PCB的尺寸很難實現小型化，特別是如果要用電纜進行遠距離傳輸時，由于信號線的數量非常多，使得電纜變得非常昂貴和笨重。 數字此案好的上升時間（Rising Time）;

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。 數字信號的波形分析（Waveform Analysis）;寧夏數字信號測試調試

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簡單的去加重實現方法是把輸出信號延時一個或多個比特后乘以一個加權系數并和 原信號相加。一個實現4階去加重的簡單原理圖。

去加重方法實際上壓縮了信號直流電平的幅度，去加重的比例越大，信號直流電平被壓縮得越厲害，因此去加重的幅度在實際應用中一般很少超過-9.5dB。做完預加重或者去加重的信號，如果在信號的發送端(TX)直接觀察，并不是理想的眼圖。圖1.31所示是在發送端看到的一個帶-3.5dB預加重的10Gbps的信號眼圖，從中可以看到有明顯的“雙眼皮”現象。 遼寧數字信號測試