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高速数字接口与光电测试

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作者李凯

出版社清华大学出版社

ISBN9787302590408

出版时间2022-01

装帧平装

开本16开

定价178元

货号1202576102

上书时间2024-06-06

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品相描述:全新
商品描述
前言

数字化正以不可逆转的趋势重构我们的生活。
当珠峰被缕金光照耀时,8848米的风景被数字化后经5G网络和二氧化硅的单模光纤传送到千里之外; 当开启一天工作进行新产品设计时,创意思想在DDR内存和CPU纳米级别的原子迷宫里曲折往返; 当宅家玩高清游戏时,虚拟世界通过PCIe总线在GPU的乘加阵列里做快速的矩阵旋转; 当开启GPS自驾旅行时,从卫星接收和计算的位置信息在数字化地图上被精确标注和指引。
随着互联网上数据流量的爆发和AI应用的落地,高性能服务器、大规模数据中心、5G基站、高速光网络等已经成为新基建的核心基础设施。为了应对计算和带宽的压力,数字接口和光互联技术正以每3~5年一代的速度快速升级迭代。
本书前一版本《高速数字接口原理与测试指南》成书于2014年,汇集了当时比较流行的一些高速数字接口技术和测试方法,也得到了读者的大力支持。但随着技术的快速迭代,原书有些关于主流接口的内容逐渐过时。而且随着电连接技术不断被推向极限,光互联技术也从阳春白雪开始走入千家万户,有必要对其做专门的剖析。因此这本《高速数字接口与光电测试》在保留原书架构的基础上做了大的更新和增删,其中约有一半和高速光电互联有关的章节为全新内容,希望能够帮助读者构架起高速数字总线、高速光电互联的基础概念,了解相关行业的前沿进展及测试技术。但因篇幅所限,很多技术内容没有充分展开,关注具体技术细节的读者可以进一步阅读相关的专业文献,本书就作为对当前高速数字连接技术发展的一个记录吧。
本书第1、2章先介绍了高速数字信号的上升时间、带宽、建立/保持时间、并行总线/串行总线、单端与差分信号、时钟分配、编码方式、传输线的影响、预加重和均衡、抖动和扩频时钟、链路均衡、PAM4调制等基本概念,随后详细解释了数字信号的波形、眼图、模板、抖动、相位噪声、传输线影响以及测试分析方法等。
第3~9章针对一些典型高速接口如USB3.0、USB4.0、PCIe4.0、PCIe5.0、DDR4/5、LPDDR4/5、HDMI1.4、HDMI2.1、DP2.0、千兆/10G以太网、SFP 、车载以太网、100G背板、GDDR/HBM、CCIX、CXL、NVLink、GenZ、InfiniBand等的标准发展、技术演变、测试方法等做了详细介绍。
第9~13章主要介绍了光纤原理、多模光纤、单模光纤、保偏光纤、光纤连接器种类、模场直径、光信号调制、TOSA/ROSA组件、VCSEL/FB/DFB光源、DML/EML/MZM调制技术、PIN/APD探测器、光模块封装类型、硅光技术、Copackage、光纤链路预算、FEC、I/Q调制等技术,并详细解读了光接口速率发展、并行单模、并行多模、粗波分复用、细波分复用、密集波分复用、多模波分复用、Mux/DeMux、单纤双向、偏振复用等基本概念,以及中心波长、平均光功率、消光比、光调制幅度、眼图模板、J2/J9、VECP、TDP、TDECQ、光压力眼、EVM等参数的概念和测试方法。
第14~20章介绍了数据中心的光互联技术、数据中心内部25G/100G/400G网络结构与发展、数据中心间的DCI网络、5G光承载网的关键光互联技术、100G/400G光模块类型与光电接口测试、800G光互联的挑战与关键技术、CEI28GVSR电接口测试、112G电口测试、224G光口测试,以及高速光电器件的发展、光无源器件测试、有源器件测试、硅光晶圆测试、相干通信技术发展与测试方法等。
本书在写作过程中,借鉴了一些Keysight公司的公开产品及方案资料,一些实际测试波形由笔者借助Keysight公司的测试设备完成,特此声明。
笔者2021年9月

 

 

 

 



 
 
 
 

商品简介

本书结合笔者多年从业经验,从产业技术发展的角度对高速数字信号与光电互联的基本概念、关键技术进行生动讲解,同时结合现代计算机、移动终端、AI计算、数据中心、电信网络中**的接口技术,对其标准演变、测试方法等做了详细介绍,以便于读者理解和掌握高速数字与光电互联的基本原理、实现技术、测试理念及其发展趋势。 本书可供从事服务器、交换机、移动终端、光模块、光通信设备、高速数字芯片、高速光电器件的研发和测试人员了解学习高速数字、光电互联的相关技术及测试方法,也可供高校电子信息类专业的师生做数字电路、信号完整性、光通信技术、光电器件方面的教学参考。



作者简介
李凯,资深技术顾问与高速测试技术专家,毕业于北京理工大学光电工程系,硕士学位。在通信及电子测量行业有20多年从业经验,现任是德公司技术支持经理、高速光通信及AI测试技术负责人。中国电子学会高级会员、ODCC开放数据中心协会专家、IMT-20205G承载标准协会成员,参与《400G光模块技术白皮书》《AI服务器技术白皮书》《5G承载光模块白皮书》等多个行业标准的编写和讨论。著有《高速数字接口原理与测试指南》《现代示波器高级应用》。在《国外电子测量技术》《中国集成电路》《通信世界》等专业杂志发表几十篇关于高速信号测量原理、测量方法的文章,并在IEEE、EDI-CON、人工智能与半导体国际论坛、光纤在线、讯石光通信、硅光论坛等行业会议上进行过上百次专业演讲。

目录
第1章数字信号基础
什么是数字信号(Digital Signal)
数字信号的上升时间(Rising Time)
数字信号的带宽(Bandwidth)
数字信号的建立/保持时间(Setup/Hold Time)
并行总线与串行总线(Parallel and Serial Bus)
单端信号与差分信号(Singleend and Differential Signals)
数字信号的时钟分配(Clock Distribution)
串行总线的8b/10b编码(8b/10b Encoding)
伪随机码型(PRBS)
传输线的影响(Transmission Line Effects)
数字信号的预加重(Preemphasis)
数字信号的均衡(Equalization)
数字信号的抖动(Jitter)
扩频时钟(SSC)
链路均衡协商(Link Equalization Negotiation)
PAM信号(Pulse Amplitude Modulation)
第2章数字测试基础
数字信号的波形分析(Waveform Analysis)
数字信号的眼图分析(Eye Diagram Analysis)
眼图的参数测量(Eye Diagram Measurement)
眼图的模板测试(Mask Test)
数字信号的抖动分析(Jitter Analysis)
数字信号的抖动分解(Jitter Separation)
串行数据的时钟恢复(Clock Recovery)
抖动测量本底(Jitter Measurement Floor)
相位噪声测量(Phase Noise Measurement)
PAM-4信号测试(PAM-4 Signal Measurement)
特征阻抗(Characteristic Impedance)
TDR测试(Time Domain Reflectometer)
传输线的建模(Transmission Line Modelling)
第3章USB简介与物理层测试
USB总线简介
USB3.x发送端信号质量测试
USB3.x的测试码型和LFPS信号
Type-C接口与PD测试
USB3.x的接收端容限测试
USB4.0简介
USB4.0的发送端信号质量测试
USB4.0的接收容限测试
USB电缆/连接器测试
第4章PCIe 简介与物理层测试
PCIe背景概述
PCIe4.0的物理层技术
PCIe4.0的测试项目
PCIe4.0的测试夹具和测试码型
PCIe4.0的发射机质量测试
PCIe4.0的接收端容限测试
PCIe5.0物理层技术
PCIe5.0发送端信号质量及LinkEQ测试

内容摘要
本书结合笔者多年从业经验,从产业技术发展的角度对高速数字信号与光电互联的基本概念、关键技术进行生动讲解,同时结合现代计算机、移动终端、AI计算、数据中心、电信网络中最新的接口技术,对其标准演变、测试方法等做了详细介绍,以便于读者理解和掌握高速数字与光电互联的基本原理、实现技术、测试理念及其发展趋势。
本书可供从事服务器、交换机、移动终端、光模块、光通信设备、高速数字芯片、高速光电器件的研发和测试人员了解学习高速数字、光电互联的相关技术及测试方法,也可供高校电子信息类专业的师生做数字电路、信号完整性、光通信技术、光电器件方面的教学参考。

主编推荐
"(1)全面覆盖通信、计算机、数据中心近期新前沿高速数字和光电互联技术。
(2)高速测试专家20年行业经验荟萃。
(3)《高速数字接口原理与测试指南》的升级版。(4)深入浅出,阐述高速数字与光电通信概念
(5)追本溯源,探究测试方法与测量原理精髓。
(6)图文并茂,剖析行业热点与前沿应用技术。
(7)娓娓道来,洞察光电互联与产业发展趋势。

"

精彩内容
第三章USB简介与物理层测试USB总线简介自1995年USB1.0的规范发布以来,USB(UniversalSerialBus)接口标准经过了20多年的持续发展和更新,已经成为PC和外设连接最广泛使用的接口。USB历经了多年的发展,从第一代的USB1.0低速
(LowSpeed)、USB1.1全速(FullSpeed)标准,逐渐演进到第2代的USB2.0高速(HighSpeed)标准和第3代的USB3.0超高速(SuperSpeed)标准。这些标准目前都已经得到广泛的应用。
后来,为了应对eSATA、ThunderBolt等标准对USB标准的威胁,USB协会又分别在2013年和2017年发布了USB3.1及USB3.2的标准。在USB3.1标准中新定义了10Gbps速率以及对TypeC接口的支持;在USB3.2标准中,又基于TypeC接口提供了对X2模式的支持,可以通过收发方向各捆绑2条10Gbps的链路实现20Gbps的数据传输。而最新的USB4.0标准已经于2019年发布,可以通过捆绑2条20Gbps的链路实现40Gbps的接口速率。
表3.1是USB各代总线的技术对比。
表3.1USB总线的发展性能特点USB2.0USB3.0USB3.1USB3.2USB4.0发布时间2000年2008年2013年2017年2019年最高接口速率480Mbps5Gbps(Gen1)10Gbps速率(Gen2)20Gbps(Gen2x2)40Gbps(Gen3x2)连接器TypeA/B/CTypeA/B/CTypeA/B/CTypeCTypeCRetimer(中继器)无定义无定义无定义支持支持2级编码方式无8b/10b128b/132b128b/132b128b/132b典型电缆长度5m3m1m1m有源电缆1m,0.8m,有源电缆发送端预加重无2阶预加重3阶预加重3阶预加重3阶(16种预设值)接收端均衡方式无CTLE(2种强度)CTLE(7种强度)+DFECTLE(7种强度)+DFECTLE(10种强度)+DFE从表3.1中可以看出,USB3.0、USB3.1、USB3.2、
USB4.0每一代的数据速率都有非常大的提升。需要注意的是,在USB3.1规范推出后,之前USB3.0中定义的5Gbps速率被称为Gen1速率,新定义的10Gbps被称为Gen2速率。而在2019年发布的USB4.0规范中,新增的20Gbps速率被称为Gen3速率。
USB3.0和之后的标准都采用了双总线架构(图3.1),即在USB2.0的基础上增加了超高速总线部分。超高速总线的信号速率达到5Gbps、10Gbps甚至20Gbps,采用全双工方式工作。以PC上最普遍使用的TypeA连接器为例,为了支持更高速率的信号传输,就在原有USB2.0的4根线(Vbus、Gnd、D+、D-)基础上新增加

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