10Gb-s時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)與1-10分接器的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著信息傳輸量的快速增加，串行化傳輸已成為新一代信息與通訊產(chǎn)業(yè)的主流。8b/10b SerDes系統(tǒng)作為串行通信系統(tǒng)中的一種構(gòu)架，由于提供足夠的轉(zhuǎn)換信息，并保證直流平衡而被廣泛的應(yīng)用。對該系統(tǒng)的研究正在不斷發(fā)展。
　　 SerDes接收機的一個重要任務(wù)就是從抖動較大的接收信號中提取出時鐘信息，根據(jù)時鐘信號重新定時數(shù)據(jù)，減小抖動和干擾，并將數(shù)據(jù)還原為輸入系統(tǒng)時的多路信號?？梢姡瑫r鐘恢復(fù)電路與分接器電路作為接收機的重要組成部分，其性

2、能直接決定接收機的總體性能。
　　 本文從理論上討論了時鐘恢復(fù)電路的基本原理與結(jié)構(gòu)，著重分析了環(huán)路的線性傳輸特性以及噪聲、抖動問題。在上述理論基礎(chǔ)上，采用TSMC0.18μm CMOS工藝，設(shè)計一個10Gb/s基于隨機序列鑒相器的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的時鐘恢復(fù)電路。采用半速率線性鑒相器減小對系統(tǒng)速率的要求，而且除了具有鑒相功能外，還對數(shù)據(jù)再定時并實現(xiàn)1:2的分接，減輕了1：10分接器的設(shè)計；與非線性結(jié)構(gòu)相比，可以利用線性數(shù)學(xué)模型來優(yōu)化環(huán)路

3、參數(shù);并且壓控振蕩器上的控制電壓紋波較小，使輸出時鐘和數(shù)據(jù)的抖動較小。在鑒相器的電路設(shè)計上采用源極耦合邏輯觸發(fā)器來達(dá)到高速率。壓控振蕩器采用三級環(huán)形結(jié)構(gòu)，使用正反饋加快輸出電平的切換速度來減小噪聲，使用雙延時環(huán)路使得PMOS的狀態(tài)提前變化，大大地提高了振蕩器的工作頻率。仿真結(jié)果顯示該壓控振蕩器具有較大的調(diào)節(jié)范圍使得各工藝角下都覆蓋所需頻率，而且相位噪聲較好。
　　 由時鐘恢復(fù)電路中的1:2分接結(jié)合兩個1:5分接器，可實現(xiàn)1:10

4、的分接功能，本文選用串行分接器結(jié)構(gòu)進(jìn)行1:5分接器的設(shè)計，考慮到其為時鐘電路的負(fù)載，為減小對時鐘電路工作速度的影響，通過比較幾種鎖存器的特點，采用E-TSPC作為觸發(fā)器單元，其中在五分頻設(shè)計中，將門電路嵌入觸發(fā)器內(nèi)以提高分頻器的工作速度。
　　 論文給出了10Gb/s速率的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)與1:10分接器電路的電路設(shè)計、完整版圖設(shè)計和模擬前后仿結(jié)果。版圖面積1.25x0.975mm2。后仿結(jié)果顯示，在1.8V電源電壓下，整體電路的工