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高速采集是利用先進(jìn)的硬件設(shè)備，以極高的速率從各種傳感器或信號(hào)源中捕獲數(shù)據(jù)的先進(jìn)技術(shù)。它不僅要求采集速度快，更要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。而高速信號(hào)，則是高速采集過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵因素，高速信號(hào)的特性對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸和處理至關(guān)重要。信號(hào)的頻率、上升沿時(shí)間、波形特征等，都直接影響著采集系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，深入理解高速信號(hào)的特性，掌握其傳輸和處理的技術(shù)，對(duì)于提升高速采集系統(tǒng)的整體性能具有重要意義。
高頻率
一般來(lái)說(shuō)，我們將頻率大于50MHz的信號(hào)，特別是時(shí)鐘信號(hào)頻率達(dá)到或超過(guò)這一閾值的信號(hào)視為高速信號(hào)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高速信號(hào)的頻率范圍也在不斷擴(kuò)展，如今，數(shù)百M(fèi)Hz乃至GHz級(jí)別的信號(hào)早已屢見(jiàn)不鮮。邁碩的采集產(chǎn)品，即可達(dá)到10G采樣率，可以滿足絕大多數(shù)高速信號(hào)采集需要。
短上升沿時(shí)間
高速信號(hào)的上升沿時(shí)間極短，這意味著信號(hào)從低電平躍遷到高電平（或反之）的過(guò)程非常迅速。當(dāng)上升沿時(shí)間小于一定閾值（如50ps）時(shí)，信號(hào)的變化速度極快，這種信號(hào)也被稱為快沿信號(hào)，屬于高速信號(hào)的范疇。
傳輸特性復(fù)雜
由于高速信號(hào)的頻率高、變化速度快，它們?cè)趥鬏斶^(guò)程中容易受到各種干擾和損耗，如電磁干擾、串?dāng)_、反射等。這些干擾和損耗可能導(dǎo)致信號(hào)的畸變和失真，從而影響數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。因此，在高速信號(hào)的傳輸過(guò)程中，需要特別關(guān)注信號(hào)完整性問(wèn)題。
信號(hào)完整性測(cè)試及其方法
高速信號(hào)完整性測(cè)試是指對(duì)高速信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的干擾、衰減、反射、串?dāng)_等因素導(dǎo)致的信號(hào)質(zhì)量變化進(jìn)行測(cè)試和分析的過(guò)程。其目的是確保信號(hào)在傳輸過(guò)程中不失真，從而滿足接收機(jī)的電平要求，保證系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。在本文中，我們主要針對(duì)幾種最為常見(jiàn)的測(cè)試方法進(jìn)行討論。
波形測(cè)試是通過(guò)觀察采集設(shè)備測(cè)試的波形的幅度、邊沿、過(guò)沖、衰落等參數(shù)，來(lái)判斷信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)送鏈路后是否仍然滿足接收機(jī)的電平要求。它是信號(hào)完整性測(cè)試中最簡(jiǎn)單也是最常用的手段之一。
在波形測(cè)試中，采集設(shè)備是核心儀器，需要選擇具有足夠帶寬和采樣率的采集設(shè)備，根據(jù)待測(cè)信號(hào)的特征，設(shè)置采集設(shè)備的測(cè)試參數(shù)，如時(shí)間基準(zhǔn)、觸發(fā)條件、采樣率等。捕捉待測(cè)信號(hào)波形的過(guò)程中，需要注意采集設(shè)備的帶寬和采樣率是否滿足要求，以及測(cè)試點(diǎn)的選擇是否合理。隨后通過(guò)觀察采集設(shè)備顯示的波形，分析信號(hào)的幅度、邊沿、過(guò)沖、衰落等參數(shù)，就可以判斷信號(hào)質(zhì)量是否滿足要求。
格外需要關(guān)注的是，測(cè)試中采集設(shè)備的帶寬應(yīng)該滿足測(cè)試信號(hào)帶寬的3倍以上，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉信號(hào)的波形特征。同時(shí)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該選擇在接收器件的附近，以減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減和干擾。
眼圖測(cè)試即在采集設(shè)備的橫軸上把一串串比特周期疊加，形成眼樣波形。眼圖實(shí)際上就是數(shù)字信號(hào)的一系列不同二進(jìn)制碼，按一定的規(guī)律在采集設(shè)備屏幕上累積后的顯示，由于采集設(shè)備具有余輝功能，只要將捕獲的所有波形按每三個(gè)比特分別地疊加累積，就形成了眼圖。
眼圖測(cè)試首先按照捕獲信號(hào)的基本原則（過(guò)采樣、最小化量化誤差、捕獲足夠長(zhǎng)的時(shí)間）實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的高保真捕獲。然后對(duì)捕捉到的信號(hào)進(jìn)行無(wú)限持續(xù)疊加，最后測(cè)量眼圖的相關(guān)參數(shù)，如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平、“0”電平、消光比、Q因子、平均功率等。
眼圖測(cè)試可以直觀地表明碼間串?dāng)_和噪聲的影響，通過(guò)眼圖可以觀察到信號(hào)在傳輸過(guò)程中的失真、串?dāng)_等問(wèn)題，從而指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)試和改進(jìn)。因此，眼圖測(cè)試在高速信號(hào)完整性測(cè)試中扮演著至關(guān)重要的角色
抖動(dòng)是信號(hào)時(shí)序的微小隨機(jī)或確定性變化，這種變化可能由系統(tǒng)噪聲、信號(hào)干擾、時(shí)鐘源不穩(wěn)定等因素引起。在高速數(shù)據(jù)傳輸中，抖動(dòng)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性。
常見(jiàn)的抖動(dòng)測(cè)試有采集設(shè)備測(cè)試和頻域測(cè)試兩種。采集設(shè)備用于捕捉和顯示信號(hào)波形，通過(guò)高精度的時(shí)間測(cè)量，可以準(zhǔn)確地識(shí)別出信號(hào)中的抖動(dòng)成分。且采集設(shè)備通常配備有高級(jí)抖動(dòng)分析工具，可以自動(dòng)計(jì)算總抖動(dòng)、隨機(jī)抖動(dòng)和確定性抖動(dòng)，并分別分析它們的來(lái)源和影響。
而頻域分析則是利用快速傅里葉變換（FFT），采集設(shè)備可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，分析抖動(dòng)的頻率成分，以識(shí)別抖動(dòng)的具體類型和來(lái)源。
通過(guò)抖動(dòng)分析，我們可以評(píng)估系統(tǒng)的時(shí)序性能，確保信號(hào)在傳輸過(guò)程中不會(huì)發(fā)生誤碼。同時(shí)，抖動(dòng)分析可以幫助工程師識(shí)別系統(tǒng)中的問(wèn)題，如電源噪聲、鏈路損耗等，從而指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)試和改進(jìn)。
高速信號(hào)作為高速采集的關(guān)鍵組成部分，其完整性和質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。通過(guò)波形測(cè)試、眼圖測(cè)試和抖動(dòng)測(cè)試等一系列高速信號(hào)完整性測(cè)試方法，我們可以深入洞察信號(hào)在傳輸過(guò)程中的行為特性，及時(shí)捕捉并解決潛在的采集問(wèn)題問(wèn)題。
在未來(lái)，我們期待看到更多創(chuàng)新的高速信號(hào)完整性測(cè)試方法和工具的出現(xiàn)，以應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜和高速的信號(hào)傳輸環(huán)境。同時(shí)，邁碩也將繼續(xù)提升技術(shù)能力和專業(yè)水平，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的高速采集解決方案，創(chuàng)造價(jià)值。
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