2.5gbs全數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的設(shè)計(jì)及寬范圍數(shù)控振蕩器的研究

1、e s i g no f A 2 ．5 G b ／s A l l —d i g i t a lC D R a n dW i d e - - R a n g eD i g i t a lC o n t r o lO s c i l l a t o rA T h e s i sS u b m i t t e dt oS o u t h e a s tU n i v e r s i t yF o r t h eA c a d e m i c

2、D e g r e eo f M a s t e r o fE n g i n e e r i n gB YW a n gC h e nS u I v i s e db y b u p e r v l s e at ) yP r o f ．H uQ i n g s h e n ga n dS e n i o rE n d ：“ D i n gG u o h u a ：S e m o rE n g i n e e rD l n g U 0

3、 l l U aS c h o o lo f I n t e g r a t e d C i r c u i t sS o u t h e a s tU n i v e r s i t yM a r c h 2 0 1 6DA摘要摘要隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，海量數(shù)據(jù)的傳輸、高清圖像的處理、網(wǎng)絡(luò)通信等應(yīng)用對(duì)通信系統(tǒng)帶寬的要求越來越高，高速串行通信技術(shù)越來越成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在整個(gè)高速串行系統(tǒng)中，時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路占據(jù)著重要的地位，也是提升系

4、統(tǒng)速率的主要瓶頸。本文研究了全數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的設(shè)計(jì)，該時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路采用O ．1 8 岫C M O S 工藝設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入速率為2 ．5 G b p s 的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，能夠恢復(fù)出1 ．2 5 G H z 半速率時(shí)鐘以及對(duì)應(yīng)的兩路速率為1 ．2 5 G b p s的數(shù)據(jù)。電路采用半定制電路與全定制相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)，其中鑒頻器、鑒相器、數(shù)控振蕩器、錟定指示電路以及分接電路單元為全定制方法實(shí)現(xiàn)，相位鎖定及抖動(dòng)壓縮模塊為半定制方法實(shí)現(xiàn)。

5、鑒頻器采用了概率增強(qiáng)電路提高了檢測(cè)頻率的正確性，數(shù)控振蕩器則采用四級(jí)環(huán)形差分單元的結(jié)構(gòu)，使得輸出頻率與數(shù)控振蕩器調(diào)諧字之間的線性度更好并且采用快速鎖定算法模塊來加速整個(gè)系統(tǒng)的鎖定過程。初步鎖定后，為了進(jìn)一步減小輸出時(shí)鐘的抖動(dòng)，在環(huán)路中還加入了抖動(dòng)壓縮濾波器。該電路已完成了版圖設(shè)計(jì)并流片，芯片面積為0 ．4 6 x 0 ．5 6 m m 2 ，其中核心面積為0 ．2 3 x 0 ．3 4 姍n 2 。后仿真結(jié)果顯示全數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路輸

6、出時(shí)鐘的抖動(dòng)小于3 0 p s ，在1 ．8 V 電源電壓下，其功耗小于1 2 m W ，滿足設(shè)計(jì)要求。本文還采用0 。1 3 f ．t m B i C M O S 工藝設(shè)計(jì)了寬范圍數(shù)控振蕩器。首先根據(jù)寬頻率范匿的要求確定了數(shù)控振蕩器的基于三態(tài)門反相器多路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)工藝特點(diǎn)選擇了B i C M O S 的N 型反相器作為延時(shí)單元；之后根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了粗調(diào)諧及細(xì)調(diào)諧字的位數(shù)，最后完成了版圖的設(shè)計(jì)與后仿真。數(shù)控振蕩器的后仿真結(jié)果顯示