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高速數字接口與光電測試 版權信息
- ISBN：9787302590408
- 條形碼：9787302590408 ; 978-7-302-59040-8
- 裝幀：80g膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
高速數字接口與光電測試 本書特色
全面覆蓋通信、計算機、數據中心前沿高速數字和光電互聯技術。 高速測試專家20年行業經驗薈萃。 《高速數字接口原理與測試指南》的升級版。 深入淺出，闡述高速數字與光電通信概念 追本溯源，探究測試方法與測量原理精髓。 圖文并茂，剖析行業熱點與前沿應用技術。 娓娓道來，洞察光電互聯與產業發展趨勢。
高速數字接口與光電測試 內容簡介
本書結合筆者多年從業經驗，從產業技術發展的角度對高速數字信號與光電互聯的基本概念、關鍵技術進行生動講解，同時結合現代計算機、移動終端、AI計算、數據中心、電信網絡中**的接口技術，對其標準演變、測試方法等做了詳細介紹，以便于讀者理解和掌握高速數字與光電互聯的基本原理、實現技術、測試理念及其發展趨勢。 本書可供從事服務器、交換機、移動終端、光模塊、光通信設備、高速數字芯片、高速光電器件的研發和測試人員了解學習高速數字、光電互聯的相關技術及測試方法，也可供高校電子信息類專業的師生做數字電路、信號完整性、光通信技術、光電器件方面的教學參考。
高速數字接口與光電測試 目錄
第1章數字信號基礎
什么是數字信號（Digital Signal）
數字信號的上升時間（Rising Time）
數字信號的帶寬（Bandwidth）
數字信號的建立/保持時間（Setup/Hold Time）
并行總線與串行總線（Parallel and Serial Bus）
單端信號與差分信號（Singleend and Differential Signals）
數字信號的時鐘分配（Clock Distribution）
串行總線的8b/10b編碼（8b/10b Encoding）
偽隨機碼型（PRBS）
傳輸線的影響（Transmission Line Effects）
數字信號的預加重（Preemphasis）
數字信號的均衡（Equalization）
數字信號的抖動（Jitter）
擴頻時鐘（SSC）
鏈路均衡協商（Link Equalization Negotiation）
PAM信號（Pulse Amplitude Modulation）
第2章數字測試基礎
數字信號的波形分析（Waveform Analysis）
數字信號的眼圖分析（Eye Diagram Analysis）
眼圖的參數測量（Eye Diagram Measurement）
眼圖的模板測試（Mask Test）
數字信號的抖動分析（Jitter Analysis）
數字信號的抖動分解（Jitter Separation）
串行數據的時鐘恢復（Clock Recovery）
抖動測量本底（Jitter Measurement Floor）
相位噪聲測量（Phase Noise Measurement）
PAM-4信號測試（PAM-4 Signal Measurement）
特征阻抗（Characteristic Impedance）
TDR測試（Time Domain Reflectometer）
傳輸線的建模（Transmission Line Modelling）
第3章USB簡介與物理層測試
USB總線簡介
USB3.x發送端信號質量測試
USB3.x的測試碼型和LFPS信號
Type-C接口與PD測試
USB3.x的接收端容限測試
USB4.0簡介
USB4.0的發送端信號質量測試
USB4.0的接收容限測試
USB電纜/連接器測試
第4章PCIe 簡介與物理層測試
PCIe背景概述
PCIe4.0的物理層技術
PCIe4.0的測試項目
PCIe4.0的測試夾具和測試碼型
PCIe4.0的發射機質量測試
PCIe4.0的接收端容限測試
PCIe5.0物理層技術
PCIe5.0發送端信號質量及LinkEQ測試
PCIe5.0接收端容限測試
PCIe6.0技術展望
第5章DDR簡介與信號和協議測試
DDR/LPDDR簡介
DDR的信號仿真驗證
DDR的讀寫信號分離
DDR的信號探測技術
DDR4/5與LPDDR4/5的信號質量測試
DDR5的接收端容限測試
DDR4/5的協議測試
第6章HDMI/DP簡介與物理層測試
HDMI/DP顯示接口簡介
HDMI物理層簡介
HDMI2.1物理層測試
DP物理層簡介
DP2.0物理層測試
第7章Ethernet簡介與物理層測試
以太網技術簡介
10M/100M/1000M以太網測試項目
10M/100M/1000M以太網的測試
10GBaseT/MGBaseT/NBaseT的測試
10G SFP+接口簡介及測試方法
車載以太網簡介及物理層測試
第8章高速背板性能的驗證
高速背板簡介及測試需求
背板的頻域參數和阻抗測試
背板傳輸眼圖和誤碼率測試
插卡信號質量的測試
高速背板測試總結
第9章高性能AI芯片的接口發展及測試
AI計算芯片的特點
AI芯片高速接口的發展趨勢
DDR/GDDR/HBM高速存儲總線
PCIe/CCIX/CXL互聯接口
NVLink/OpenCAPI互聯接口
GenZ互聯接口
以太網/InfiniBand網絡接口
高性能 AI芯片的接口及電源測試
第10章光纖技術簡介
光纖（Optical Fiber）簡介
多模光纖（MultiMode Fiber）
單模光纖（SingleMode Fiber）
保偏光纖（PM Fiber）
光纖連接器（Fiber Connector）
光纖的模場直徑(MFD)
第11章光通信關鍵技術
光模塊簡介（Optical Transceiver）
光信號的調制（Optical Modulation）
光發射和接收組件（TOSA/ROSA）
光通信光源（LED/VCSEL/FB/DFB）
光調制器（DML/EML/MZM）
光探測器（PN/PIN/APD）
光模塊的封裝類型（Formfactor）
硅光技術（Silicon Photonic）
板上光模塊與光電合封（COBO/Copackage）
光纖鏈路的功率裕量（Loss Budget）
前向糾錯（FEC）
I/Q調制（I/Q Modulation）
光接口速率的發展（Data Rate Increasing）
第12章光復用技術
并行多模(Parallel Multimode)
并行單模(Parallel Single Mode)
粗波分(CWDM)/細波分(LanWDM)復用
密集波分復用（DWDM）
多模波分復用(SWDM)
波長復用/解復用（Mux/DeMux）
單纖雙向(BiDi)
偏振復用(PDM)
第13章光信號測試基礎
中心波長（Center Wavelength）
平均光功率（Average Optical Power）
消光比（ER）
光調制幅度（OMA/OMAouter）
眼圖模板（Eye Mask）和命中率（Hit Ratio）
J2/J9抖動（J2/J9 Jitter）
VECP（Vertical Eye Closure Penalty）
TDP（Transmitter Dispersion Penalty）
TDECQ（Transmitter Dispersion and Eye Closure Quaternary）
TDECQ的測量（TDECQ Measurement）
TDECQ測量算法（TDECQ Algorithm）
光壓力眼（Optical Stress Eye）
光接收機壓力測試（ORST）
矢量調制誤差（Error Vector Magnitude）
第14章數據中心光互聯技術
數據中心網絡的結構
數據中心內部的網絡連接
數據中心之間的互聯
第15章100G光模塊簡介及測試
100G光模塊簡介
CEI28GVSR測試點及測試夾具
CEI28GVSR
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高速數字接口與光電測試 節選
第三章USB簡介與物理層測試 USB總線簡介 自1995年USB1.0的規范發布以來，USB（Universal Serial Bus）接口標準經過了20多年的持續發展和更新，已經成為PC和外設連接*廣泛使用的接口。USB歷經了多年的發展，從**代的USB1.0 低速（Low Speed）、USB1.1全速（Full Speed）標準，逐漸演進到第2代的USB2.0 高速（High Speed）標準和第3代的USB3.0超高速（Super Speed）標準。這些標準目前都已經得到廣泛的應用。 后來，為了應對eSATA、ThunderBolt等標準對USB標準的威脅，USB協會又分別在2013年和2017年發布了USB3.1及USB3.2的標準。在USB3.1標準中新定義了10Gbps速率以及對TypeC接口的支持； 在USB3.2標準中，又基于TypeC接口提供了對X2模式的支持，可以通過收發方向各捆綁2條10Gbps的鏈路實現20Gbps的數據傳輸。而*新的USB4.0標準已經于2019年發布，可以通過捆綁2條20Gbps的鏈路實現40Gbps的接口速率。表3.1是USB各代總線的技術對比。 表3.1USB總線的發展 性能特點USB2.0USB3.0USB3.1USB3.2USB4.0 發布時間2000年2008年2013年2017年2019年 *高接口速率480Mbps5Gbps(Gen1)10Gbps速率 （Gen2）20Gbps (Gen2 x2)40Gbps (Gen3 x2) 連接器TypeA/B/CTypeA/B/CTypeA/B/CTypeCTypeC Retimer(中繼器)無定義無定義無定義支持支持2級 編碼方式無8b/10b128b/132b128b/132b128b/132b 典型電纜長度5m3m1m1m有源電纜1m,0.8m，有源電纜 發送端預加重無2階預加重3階預加重3階預加重3階（16種預設值） 接收端均衡方式無CTLE(2種強度)CTLE(7種強度) +DFECTLE(7種強度) +DFECTLE(10種強度) +DFE 從表3.1中可以看出，USB3.0、USB3.1、USB3.2、USB4.0每一代的數據速率都有非常大的提升。需要注意的是，在USB3.1規范推出后，之前USB3.0中定義的5Gbps速率被稱為Gen1速率，新定義的10Gbps被稱為Gen2速率。而在2019年發布的USB4.0規范中，新增的20Gbps速率被稱為Gen3速率。 USB3.0和之后的標準都采用了雙總線架構（圖3.1），即在USB2.0的基礎上增加了超高速總線部分。超高速總線的信號速率達到5Gbps、10Gbps甚至20Gbps，采用全雙工方式工作。以PC上*普遍使用的TypeA連接器為例，為了支持更高速率的信號傳輸，就在原有USB2.0的4根線（Vbus、Gnd、D+、D-）基礎上新增加了5根信號線，包括2對差分線和1根屏蔽地線（如果是TypeC連接器則增加更多）。原來的4根線完全兼容原來的USB2.0設備； 新增的這兩對差分線采用全雙工作模式，一對線負責發送，另一對線負責接收，發送和接收都可實現5Gbps或以上速率的數據傳輸。 圖3.1典型USB3.x的總線架構 由于數據速率提升，能夠支持的電纜長度也會縮短。比如USB2.0電纜長度能夠達到5m，USB3.0接口支持的電纜長度在5Gbps速率下可以達到3m，USB3.1在10Gbps速率下如果不采用特殊的有源電纜技術只能達到1m。USB4.0標準中通過提升芯片性能，在10Gbps速率下可以支持2m的電纜傳輸，而在20Gbps速率下也僅能支持0.8m的無源電纜。 隨著新的更高速率接口的產生，原有的USB連接器技術也在不斷改進。圖3.2是一些類型的USB2.0和USB3.0連接器類型。其中，TypeC是隨著USB3.x標準推出的新型高性能連接器，也可以向下兼容提供USB2.0的連接。 圖3.2USB3.x的電纜和連接器（參考資料： 網絡圖片） 對于不同類型連接器的主機、設備、電纜來說，其傳輸通道損耗的要求也不一樣。圖3.3是USB3.1標準中各種速率和接口類型組合對于鏈路損耗的要求（損耗值對應的是Nyquist頻點，即信號數據速率的1/2頻率處），在具體電路設計和測試中可以參考。 圖3.3不同速率和接口的USB鏈路損耗預算（資料來源： www.usb.org） 每一代USB新的標準推出，都考慮到了對前一代的兼容能力，但是一些新的特性可能只能在新的技術下支持。比如USB3.2的X2模式、USB4.0的20Gbps速率、更強的供電能力及對多協議的支持等，都只能在新型的TypeC連接器上實現。 由于USB總線的信號速率已經很高，且鏈路損耗和鏈路組合的情況非常復雜，所以給設計和測試驗證工作帶來了挑戰，對于測試儀器的功能和性能要求也與傳統的USB2.0差別很大。下面將詳細介紹其相關的電氣性能測試方法。由于涉及的標準眾多，為了避免混淆，我們將把USB3.0、USB3.1、USB3.2標準統稱為USB3.x，并與USB4.0標準分開介紹。 USB3.x發送端信號質量測試 在進行USB3.x發送端信號質量測試時，會要求測試對象發出特定的測試碼型，用實時示波器對該碼型進行眼圖分析，并測量信號的幅度、抖動、平均數據率及上升下降時間等。雖然看起來好像比較簡單，但實際上USB3.x針對超高速部分的信號測試與傳統USB2.0的測試方法有較大的不同，包括很多算法的處理和注意事項。 首先，由于USB3.x信號速率很高，且信號的幅度更小，因此測試中需要更高帶寬的示波器。對于
高速數字接口與光電測試 作者簡介
李凱，資深技術顧問與高速測試技術專家，畢業于北京理工大學光電工程系，碩士學位。在通信及電子測量行業有20多年從業經驗，現任是德公司技術支持經理、高速光通信及AI測試技術負責人。中國電子學會高級會員、ODCC開放數據中心協會專家、IMT-2020 5G承載標準協會成員，參與《400G光模塊技術白皮書》《AI服務器技術白皮書》《5G承載光模塊白皮書》等多個行業標準的編寫和討論。著有《高速數字接口原理與測試指南》《現代示波器高級應用》。在《國外電子測量技術》《中國集成電路》《通信世界》等專業雜志發表幾十篇關于高速信號測量原理、測量方法的文章，并在IEEE、EDI-CON、人工智能與半導體國際論壇、光纖在線、訊石光通信、硅光論壇等行業會議上進行過上百次專業演講。
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