有損傳輸線 , Rise time退化和材料特性

1. 有損傳輸線的基本問題就是Rise time退化, Rise time退化引起pattern-dependent noise, 也稱為 符號間干擾(intersymbol interference) 或ISI.

2. 電路板互連線上與頻率有關的損耗包括  導線損耗  和 介質損耗

3. 訊號延傳輸線傳播時, 高頻分量比低頻分量衰減的多, 所以訊號rise time增大, 這也導致訊號的帶寬降低.

4. 大約1GHz時, 8mil線條上的兩種損耗是相當的, 當頻率更高時, 介質耗損增加與頻率成正比, 而導線耗損與頻率的平方根成正比

5. 頻率只要在幾MHz以上, 傳輸線的特性阻抗和信號速度就不受耗損影響. (這也是以前的技術不會有訊號完整性問題的衍生題)

6. 頻率高於1GHz時, 介質損耗佔主導作用. 介質的耗散因子是描述材料性能最重要指標, 材料越好, 耗散因子越低, FR4材料的耗散因子為0.02(polar和Intel的建議值好像都是這個), 他的性能最差.

7. 有損傳輸線模型可以很精確地預測傳輸線損耗性能, 其單位長度串聯電阻與頻率的平方根成正比,單位長度並聯電導與頻率成正比. 這一模型可以用來分析ISI.

8. 除材料損耗外, 任何阻抗突變(如Via或是PAD)都可以引起rise time退化和ISI, 過孔的主要影響不是由他的電感引起, 而是由上下層面PAD的過量電容, 過孔孔壁與板內平面間的電容引起,

    將電容與電感設法匹配可以消除50ohm線上過孔的影響.

9. FR4的介質損耗對rise time退化約為10ps/in(polar 建議值似乎也是這個), 這是個粗略的經驗法則.傳輸10in後,rise time 將增加到100ps.

 

傳輸線的資料, 一般都會讓人有一種 ""挖汙"""的感覺, 畢竟他就是訊號傳遞的""媒介"", 故事在這裡延續, 他的開端就是碟版, 或許技術在不斷的演進的時候,

媒介似乎已經不敷使用, 這一個傳遞的軀殼, 會有什麼更好的演進呢? 很耐人尋味, 在目前FR4的技術裡, 有些高速訊號的耗損很嚴重, 但是藉由其他晶片的預加重技術

似乎可獲得不錯的效果, 介質的耗損 真的很有趣, 一般模擬的軟體所轉置出來的等效模型, 如果在設定上有考量到這方面的因素, 我想其準確性能夠在大大的提升~

 

聲音的耗損

最近在看loss的資料, 然後因為小盛ㄍㄍ前天晚上給我一個320K的音樂, 想說loss的一開始是在聲音上面(dB)

就想說聲音的loss要怎麼去檢閱呢, 然後就跑去問Google大神, 他給我一個非常好的答案, 也教我怎麼實驗~這真是太神奇了Jack~

給我無損的音樂~其餘免談 (迷之聲: 阿你的硬體是有多好))))))))))

轉載: http://vinmusic.com/tool/frequency-spectrum-not-very-reliable/

為什麼頻譜鑒別無損並非百分百可靠

繼續昨天關於頻譜的話題吧。昨天提到，頻譜只是初步鑒別無損的方法，今天這篇來解釋為什麼僅僅是初步鑒別。

記得以前在foobar中文愛好者社區看過一個帖子。一位朋友提到，他下的同一首歌，APE格式還不如mp3音質好。使用auCDtect檢測的時候，mp3被檢測為MPEG，APE被檢測為CDDA。檢測圖如下。

但是如果僅僅從頻譜圖來看，APE的最高頻率達到了21khz，但是mp3的頻譜圖明顯比APE的更飽滿，如下：

這位朋友知道到底哪個才是真正的無損，但是不明白的是為什麼APE音質不如mp3。其實這就是增益的作用。（我這裡所說的增益比較籠統，個人認為增益應該是指“使用數位修正”等方法，改變原始波形檔來獲得更好聽感的做法。對於“增益”這個名詞，feicun確實很不瞭解，請瞭解的朋友幫助我指正！）經過增益的音樂，可能聲音更好，可能頻譜更飽滿，但是它絕對不是準確的聲音。

上面僅僅是證明頻譜並非百分百可靠的一個例子，接下來還有一個。

我曾經在Verycd上發佈了Coldplay –《Viva La Vida Or Death And All His Friends》日版的FLAC，這張專輯比較特別，很多歌曲都沒有達到充滿21khz的高頻，於是有一位高人就僅僅依靠幾張頻譜圖來怒斥我發佈假無損，具體情況我不想再多說，各位可以直接去看我給那位高人的回帖。

其實檢測無損，目前最可靠的辦法是頻譜+Tau Analyzer。Tau Analyzer的使用很簡單，網上的教程一抓一大把。

 

Windows Media Player 轉的 320K 的頻譜圖是很難看的,如下圖所示, 但他還是屬於320K的音質喔~

Pull-Up & pull-Down

在數位電路中不用的輸入腳都要接固定電位，通過1k電阻接高電位或接地。
1. 電阻作用：
    a.接電組就是為了防止輸入端懸空
    b.減弱外部電流對晶片產生的干擾
    c.保護cmos內的保護二極體,一般電流不大於10mA
    d.上拉和下拉、限流
    e.改變電平的電位，常用在TTL-CMOS匹配
    d.在引腳懸空時有確定的狀態
    e.增加高電平輸出時的驅動能力。
    f.為OC Gate提供電流
       那要看輸出口驅動的是什麼器件，如果該器件需要高電壓的話，而輸出口的輸出電壓又不夠，就需要加上拉電阻。如果有上拉電阻那它的port在預設值為高電位你要控制它必須用低電位才能控制,如三態閘電路三極管的集極，或二極體正極,去控制把上拉電阻的電流拉下來成為低電位。反之，尤其用在介面電路中,為了得到確定的電位,一般採用這種方法,以保證正確的電路狀態,以免發生意外,比如,在電機控制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個單片機來驅動,必須設置初始狀態.防止直通!

2、定義：
     a.上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位元在高電位！電阻同時起限流作用！下拉同理！
     b.上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流
     c.弱強只是上拉電阻的阻值不同，沒有什麼嚴格區分,對於非集極（或漏極）開路輸出型電路（如普通閘電路）提升電流和電壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集極開路輸出型電路,輸出電流通道。

3、為什麼要使用拉電阻：
     a.一般作單鍵觸發使用時，如果IC本身沒有內接電阻，為了使單鍵維持在不被觸發的狀態或是觸發後回到原狀態，必須在IC外部另接一電阻。數位電路有三種狀態：高電位、低電位、和高阻抗狀態，有些應用場合不希望出現高阻抗狀態，可以通過上拉電阻或下拉電阻的方式使處於穩定狀態，具體視設計要求而定！一般說的是I/O埠，有的可以設置，有的不可以設置，有的是內置，有的是需要外接，I/O埠的輸出類似與一個三極管的集極，當集極接通過一個電阻和電源連接在一起的時候，該電阻成為上拉電阻，也就是說，如果該埠正常時為高電位，集極通過一個電阻和地連接在一起的時候，該電阻稱為下拉電阻，使該port平時為低電平，作用嗎：
比如：當一個接有上拉電阻的port設為輸入狀態時，他的常態就為高電位，用於檢測低電位的輸入。上拉電阻是用來解決匯流排驅動能力不足時提供電流的。一般說法是拉電流，下拉電阻是用來吸收電流的，也就是所謂的灌電流。

IPHONE鈴聲製作

以下的文章轉自 MCU designer的部落格
http://www.wretch.cc/blog/MCUDESIGNER/21905776

雖然對於我們這種務實派的人來說，iPhone 內建的十幾種鈴聲已經很夠用了，一般電話鈴聲響了當然會馬上接起來，怕會吵到別人不好意思，所以對鈴聲的要求只要夠大聲又不難聽就好了。不過應該也有蠻多人希望擁有自己個性化的鈴聲吧，廢話不多說，下面就一步一步教大家怎麼自己 DIY 鈴聲。這篇教學花了我蠻多時間製作，每一個步驟都有圖解沒有漏掉，如果大家覺得還過的去的話，就幫忙「推」個文吧 ^.^

1.開啟 iTunes 然後在你的音樂庫中裡選擇你想製作成鈴聲的歌曲，注意此時在左邊的「資料庫」中並沒有「鈴聲」的選項。接下來把您選擇的歌曲放來聽聽看，記下你想把歌曲的那個段落製作成鈴聲，雖然 iPhone 的鈴聲沒有檔案大小的限制，但是一定要在40秒以內，況且也沒必要把鈴聲搞到長達5分鐘吧，又不是當做MP3在聽。所以請把你想製作成鈴聲的時間紀錄下來，比如：0:25→0:55這樣，這裡我選了一首「張衛健的高高在下」，接下來在您想製作成鈴聲的歌曲上「按右鍵」選「簡介」。

2.然後在「選項」的分頁中，輸入您剛剛紀錄下來想製作成鈴聲的歌曲時間，「開始和停止」時間打勾輸入完後按「確定」。PS.高高在下這首歌一開始的那段口白好酷喔，我是…如來佛祖玉皇大帝觀音菩薩指定取西經特派使者花果山水濂洞美猴王齊天大聖孫悟空啊!帥到掉渣….^.^

3.接下來在您想製作成鈴聲的歌曲上「按右鍵」選「製作 AAC 版本」。

4.製作完後，在您的音樂庫中就會多了一個同樣名稱的歌曲，但請注意它的時間長度不同只有40秒而以，這就是你想製作成鈴聲的樣本。

5.在您製作出來 AAC 版本的40秒鈴聲上「按右鍵」選「在 Windows 檔案總管中顯示」。

6.此時需要把製作出來的鈴聲檔案的「副檔名」由「m4a」改成「m4r」，如果不會改「副檔名」的話請看下一步。

7.在視窗上方選擇「工具」→「資料夾選擇」。

8.在「檢視」的分頁中把「隱藏已知檔案類型的副檔名」的打勾取消掉，這樣你電腦中的所有檔案後面都會多了副檔名。

9.在歌曲上「按右鍵」選「重新命名」，把「副檔名」由「.m4a」改成「.m4r」，這樣檔案就會由「MOVIE 變成 RING」了。接下來在您變更副檔名後的檔案上點兩下播放來聽。(注意把副檔名從.m4a改為.m4r，檔名和副檔名中間要空一格喔)

10.注意此時您的「資料庫」中就會多了一個「鈴聲」的欄位。

11.接下來您就可以插上你的 iPhone 把鈴聲同步進去了。

12.鈴聲同步到您的 iPhone 後，就可以在「設定」→「聲音」→「鈴聲」中的「自定」看到您製作的鈴聲了，是不是很簡單呢，如果覺得這篇文章有幫到您的話，麻煩幫忙「推」個文吧 ^.^

Signal Overview

時代的變遷~造就了現今的科技~

而在這科技的背後~又蘊藏了許多技術與知識~

 

簡單的分析訊號~其實並不難~

用科學的角度來看~我們將訊號reduction後~我們就可以發現~就是電荷(charge)特性所照成的問題~

電荷移動形成電流~藉由變動的電流形成磁場,而變動的磁場又產生電場~反覆的動作~這大概就是耦合的基本概念~

 

而用數學的角度來思考~我們可以利用的就是傅利葉轉換~我們可以利用這方程式~將訊號拆解成許多弦波~

因為我們知道~訊號再傳送和接收之間~會受到許多引響~進而照成訊號失真或是loss~

這都是因為訊號行走路徑之中~會遇到一些電子元件~而引響到訊號本身~

當然PCB版的trace也是一例~所以我們常常會要求組抗匹配~

我們可以將電路等效成一個很簡單的RLGC模型~

再藉由將訊號傅利葉轉換後的各個基頻和倍頻弦波帶入等效的線路中~

在這之中~如果有設計不良~就可能在某個頻段的諧波會照成相移~

不要看這不起眼的諧波相移~因為他就是照成訊號失真的主因~

當然overshoot和undershoot也是諧波相移稿的鬼~

 

模擬軟體就是藉由這複雜的演算法~去做很細微的分析~而他的觀念~可以讓我們比較好了解訊號的本質~

高速訊號著重的觀點不是頻率~而是rise time~這牽扯到的大概就是反應時間~

我們從公式上來看會比較容易理解~

BW*Rise Time = 0.35

就可以知道其中的關係~

 

簡單的訊號分析並不難~但是重點在於要去活用基本的知識~

也就是基礎一定要打好~才能再研究更深的學問~如果基礎沒有打好~

再去讀一些比較進階的知識~這可能會讓你摸不著頭緒或是會錯意的機率就會很大~

 

其實示波器也是應用在這理論之中~而他的重點就在於諧波的擷取~

慢慢去思考~慢慢去體會~你將會把這些技術與知識串接在一起~

當理解這些知識後~他會跟著你一輩子~忘也忘不掉~先決條件就是要融會貫通~

 

這禮拜我覺得很充實~因為有些觀念性的知識~總算搞懂了~

自己太笨~就是要比別人努力~囧rz 

如果我是天才那該多好~