0.18μmcmos10gbs41復(fù)接器設(shè)計(jì)

1、東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特I I i i i 以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。，●研究生簽名： 日 期：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所

2、、國(guó)家圖書(shū)館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布( 包括刊登) 論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布( 包括刊登) 授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研究生簽名： 導(dǎo)師簽名： 日 期：摘要‘隨著社會(huì)的發(fā)展，信息交換量與日俱增。近年來(lái)，以光波為載體、光纖為傳輸媒質(zhì)的光纖通信異軍突起，發(fā)展十分迅速，已成為

3、信息高速公路的主體。光纖通信具有容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)省能源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、用于光纖傳輸?shù)母咚偌呻娐穼?duì)我國(guó)信息化建設(shè)具有重大意義。復(fù)接器是光纖傳輸接口鏈路的關(guān)鍵電路之一，其功能是將多路低速信號(hào)復(fù)接成一路高速信號(hào)。目前在同步數(shù)字體系的規(guī)范下，復(fù)接器的工作速率一般在G b ／s 的級(jí)別。已實(shí)現(xiàn)的復(fù)接芯片大部分采用砷化鎵( g a A s ) 、雙極性硅( B i p o l a rS i ) 、B i C

4、 M O S 等工藝，因此普遍功耗很大。C M O S 工藝的特征尺寸不斷降低，使得其實(shí)現(xiàn)數(shù)G b ／s 速率的電路成為可能。本文介紹了使用O ．1 8 岬l C M O S 工藝設(shè)計(jì)的用于S D H ．6 4 速率級(jí)的4 ：1 復(fù)接器集成電路，特別針對(duì)高速電路的低功耗設(shè)計(jì)作一些介紹。本次設(shè)計(jì)采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)接器，通過(guò)對(duì)比不同邏輯鎖存器單元的性能，我們發(fā)現(xiàn)在低速?gòu)?fù)接單元采用雙相動(dòng)態(tài)偽N M O S 邏輯設(shè)計(jì)不僅可以滿足速率上的要求，而

5、且可以大大的降低電路功耗，減小芯片面積；而將功耗主要用于S C L 邏輯設(shè)計(jì)的高速?gòu)?fù)接單元，可以提高高速信號(hào)的復(fù)接質(zhì)量。不同速率復(fù)接單元采用不同的電路邏輯設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可以在速度，芯片面積，功耗上取得優(yōu)化。由于低速的復(fù)接部分采用單端的電路邏輯，高速部分采用雙端的電路邏輯，一個(gè)性能良好的單端轉(zhuǎn)雙端電路和S C L 向C M 0 s 邏輯轉(zhuǎn)換的電路就成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)之一。采用帶正反饋對(duì)的單端轉(zhuǎn)雙端結(jié)構(gòu)既可以最大限度的減小傳統(tǒng)反相器延時(shí)單轉(zhuǎn)雙電

6、路帶來(lái)的差分信號(hào)相位不對(duì)稱性，又可以避免簡(jiǎn)單在另一端加信號(hào)共模電平導(dǎo)致的隨工藝波動(dòng)性；采用電流鏡的S C L 向C } , t 0 S 邏輯轉(zhuǎn)換電路可以避免制作工藝的波動(dòng)對(duì)電路的影響，仿真和最終的測(cè)試結(jié)果都表明這兩種電路具有良好的電學(xué)特性。一般的光纖傳輸系統(tǒng)中，能給復(fù)接器提供的都是子網(wǎng)中的低速時(shí)鐘，而不是上級(jí)網(wǎng)的高速時(shí)鐘。因此設(shè)計(jì)采用倍頻結(jié)構(gòu)的復(fù)接器具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。采用動(dòng)態(tài)負(fù)載再生倍頻結(jié)構(gòu)可以工作在2 ．5 G H z 以上，頻譜

7、較純，相噪也較低，同時(shí)具有大的時(shí)鐘幅度，因此可以作為時(shí)鐘去驅(qū)動(dòng)別的電路，但需要四相時(shí)鐘作為輸入信號(hào)；差分輸入時(shí)，采用一階全通濾波網(wǎng)絡(luò)可以獲得相同幅度，相同電平，正交的四路信號(hào)，因此整個(gè)倍頻器采用L C 移相加動(dòng)態(tài)負(fù)載再生倍頻結(jié)構(gòu)，倍頻信號(hào)和最終的復(fù)接信號(hào)結(jié)果都在仿真有所體現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果表明：采用1 ．8V 電源供電，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了可用于光纖傳輸系統(tǒng)S D H S T M - 6 4 級(jí)別的4 ：1 分頻復(fù)接器，證明帶反饋對(duì)的單轉(zhuǎn)雙電路工作良

8、好，該復(fù)接器輸出信號(hào)單端峰一峰值1 8 0 m V ，抖動(dòng)4 ．9 r m s ，電路功耗僅為1 8 0 m W ，芯片面積為0 ．8 9 x 0 ．7 m 矗。受實(shí)驗(yàn)室條件限制，最高測(cè)得的工作速率為1 0 ．8 G b ／s 。附錄中介紹了2 ．5 G b ／s 光發(fā)射機(jī)與可編程增益放大器( P G A ) 設(shè)計(jì)與測(cè)試的情況，作為參與工作的總結(jié)?！娟P(guān)鍵字】光纖通信C M O S 復(fù)接器低功耗單轉(zhuǎn)雙倍頻器移相電路‘㈨0 帥3 咖4 Ⅲ9