数字原理技巧超详细介绍教学

的推移，这两种时钟信号之间的差别可能会变得显著，并导致同步失败或其他问题。

　　上升时间、下降时间和畸变

　　从理论上讲，即使存在漂移，数字信号电平从0变化到1也只是瞬间发生。 然而，在实际中，信号从高电平变到低电平需要一定的时间。 上升时间（trise）是指信号从低电平变化到高电平，也就是从电压的20%上升到80%所需要的时间。 下降时间（tfall） 是指信号从低电平变化到高电平，也就是从电压的80%下降到20%所需要的时间。

　　图7.上升时间和下降时间指示了信号在低电平和高电平之间转换所需的时间。

　　此外，在真实情况下，信号几乎不会达到电压电平并稳定地保持在该电平上。 当信号在边沿之后超过电压电平时，峰值失真被称为过冲。 如果信号在边沿之前超过了电压电平时，峰值失真被称为前冲。 在边沿之间，如果信号漂移低于电压电平时，则称为下冲。

　　图8.过冲、前冲和下冲统称为偏差。

　　过冲、前冲和下冲统称为偏差。 偏差的发生可能是由于电路板布局问题、不适时的终止或者半导体设备本身的质量问题。

　　稳定时间

　　当数字信号到达电压电平后，电压会小幅反弹并稳定到一个常数值。 稳定时间（ts）是指放大器、继电器或者其他电路达到稳定操作模式所需要的时间。 在进行数字信号采集的情况下，整个过程的稳定时间是指信号达到特定精确度并保持在该范围所需要的总时间。

　　图9.稳定时间是指信号达到特定精确度并保持在该范围所需要的总时间。

　　迟滞

　　迟滞是指从逻辑低电平到逻辑高电平以及从逻辑高电平到逻辑低电平的转换之间探测到的电压电平差。 它等于输入低电压减去输入高电压。

　　图10.迟滞是指从逻辑低电平到逻辑高电平以及从逻辑高电平到逻辑低电平的转换之间探测到的电压电平差。

　　迟滞是一个有用的数字仪器属性，因为它可以帮助数字系统过滤掉一些高频率的噪声。 这些噪声的产生通常是由于逻辑电平转换时的高边沿速率反射，如果某个电压阈值在逻辑状态下发生改变，那么这些噪声就会导致数字设备产生错误的电平转换探 测。 图11展示了这一现象。第一个样本作为逻辑低电平被捕获。 第二个样本仍然是逻辑低电平，因为信号还没有达到高电平阈值。 第三个和第四个样本是逻辑高电平，第五个是逻辑低电平。

　　图11. 迟滞可以过滤掉数字系统中部分高频噪声。

　　对于具有恒定电压阈值的设备，系统的抗噪容量（NIM）和迟滞由用户选择的系统组件决定。 系统NIM和迟滞都会让系统具有一定的抗噪水平，但是对于特定的逻辑系列，在这两者之间总是存在一定的取舍—迟滞越多，NIM就越小，反之亦然。 在确定如何设置电压阈值时，您需要仔细检查系统的信号质量，并依此决定您是需要提高高电平和低电平（更大的NIM）时的抗噪性还是需要提转换（更多的迟 滞）时的抗噪性。

　　偏斜

　　偏斜是时钟信号在不同时间到达不同部分。 与漂移不同的是，时钟信号具有相同的周期;只不过它们到达的时间不相同。 达到时间的不同可能由很多因素引起，这些因素包括导线长度、温度变化以及输入电容的不同。 通道间偏斜通常指设备上所有数据通道的偏斜。 每次采集样本时，每个数据通道采样的时间点和其他数据通道的采样时间点各不相同，但是每次时间差都会处在一个很小的窗口时间范围内，这个窗口时间范围称为通道间偏斜。

　　图12. 通道间偏斜通常指设备上所有数据通道的偏斜。

　　3. 总结

　　使用数字波形作为时钟信号，时钟信号具有固定周期，在数据传输过程中同步数字信号发射器和接收器。 时钟信号的占空比是波形周期的百分比，也就是波形处于逻辑高电平所占的时间比。 时钟的确定边沿又称为有效时钟边沿。 建立时间和保持时间在接收器的时钟有效边沿附近形成了一个稳定的窗口，以便接收器能够可靠地采集数据。抖动是指事件的理论时间和实际时间之间的偏差;它会引起信号的失真。当发射器的时钟周期与接收器的周期稍有不同时便会发生时钟漂移，它将会导致同步失败和其他错误。 上升时间和下降时间指示了信号在低电平和高电平之间转换所需的时间。 过冲、前冲和下冲统称为偏差，是系统出现错误的指示。 稳定时间是指信号达到一定的精度并保持在这个精度范围内所经历的时间。 迟滞可以过滤掉数字系统中的部分高频噪声。 偏斜会导致时钟信号在不同时间到达不同分量。