光纖通信用10Gb-s時鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)電路.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人們需要高速、寬帶的互聯(lián)互通來交互信息，信息高速公路的大規(guī)模建設(shè)迫在眉睫。光纖通信由于其容量大、傳輸距離遠、節(jié)省能源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點，成為信息高速公路的主體。目前2.5Gb/s速率的高速干線已經(jīng)成為我國干線通信的主流，10Gb/s的高速干線也將得到推廣，成為未來我國信息高速公路的主干。因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、用于光纖傳輸?shù)母咚偌呻娐穼ξ覈畔⒏咚俟返慕ㄔO(shè)具有重大意義。 時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路(C

2、DR：Clock and Data Recovery circiut)是光纖通信和許多類似數(shù)字通信領(lǐng)域中不可缺少的關(guān)鍵電路。時鐘恢復(fù)電路主要功能是從輸入的非歸零隨機數(shù)據(jù)中恢復(fù)出時鐘信號，供數(shù)據(jù)恢復(fù)電路和后續(xù)電路使用。數(shù)據(jù)恢復(fù)電路通過時鐘采樣對畸變的輸入數(shù)據(jù)進行整形，并重新建立數(shù)據(jù)和時鐘之間的相位關(guān)系。近年來，隨著光纖標(biāo)準向STM-64(10Gb/s)提升，系統(tǒng)對芯片速度提出了更高的要求，而時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路正是速度提升的主要瓶頸。同時，為

3、了滿足產(chǎn)品化后高可靠性和低成本的要求，芯片需要高集成度，因此時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路必須單片實現(xiàn)。 本文采用半速率線性鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，電路包括半速率鑒相器、電荷泵、二階低通濾波器及壓控振蕩器。這種時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路以一半于數(shù)據(jù)波特率的振蕩器時鐘頻率來進行數(shù)據(jù)恢復(fù)，而鑒相器完成鑒相的同時也完成1：2分接的功能。同非線性時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路相比，采用線性結(jié)構(gòu)可以很方便地利用鎖相環(huán)的線性模型來優(yōu)化環(huán)路參數(shù)，并且在VCO壓控端產(chǎn)生較小的

4、紋波，使得輸出時鐘和數(shù)據(jù)的抖動較小。本文建立了基于該結(jié)構(gòu)的線性模型，根據(jù)SDH STM-64 關(guān)于抖動傳輸函數(shù)的要求優(yōu)化了環(huán)路參數(shù)。本文同時設(shè)計了低功耗的1：2分接器(DEMUX：Demultiplexer)，將電路恢復(fù)出的兩路數(shù)據(jù)進一步分接為四路。這樣就將光接收機中的三個功能模塊即時鐘恢復(fù)、數(shù)據(jù)判決與分接合為一個芯片，從而顯著提高了光接收機的集成度。 論文給出了基于JAZZ 0.18um CMOS 工藝，采用半速率線性鎖相環(huán)結(jié)