0.18μmcmos10gbs41復接器設(shè)計

1、東南大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進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)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。，●研究生簽名： 日 期：東南大學學位論文使用授權(quán)聲明東南大學、中國科學技術(shù)信息研究所

2、、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。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)東南大學研究生院辦理。研究生簽名： 導師簽名： 日 期：摘要‘隨著社會的發(fā)展，信息交換量與日俱增。近年來，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、節(jié)省能源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點，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⒒ㄔO(shè)具有重大意義。復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復接成一路高速信號。目前在同步數(shù)字體系的規(guī)范下，復接器的工作速率一般在G b ／s 的級別。已實現(xiàn)的復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)計的用于S D H ．6 4 速率級的4 ：1 復接器集成電路，特別針對高速電路的低功耗設(shè)計作一些介紹。本次設(shè)計采用樹型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)復接器，通過對比不同邏輯鎖存器單元的性能，我們發(fā)現(xiàn)在低速復接單元采用雙相動態(tài)偽N M O S 邏輯設(shè)計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)計的高速復接單元，可以提高高速信號的復接質(zhì)量。不同速率復接單元采用不同的電路邏輯設(shè)計實現(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)計的關(guān)鍵和難點之一。采用帶正反饋對的單端轉(zhuǎn)雙端結(jié)構(gòu)既可以最大限度的減小傳統(tǒng)反相器延時單轉(zhuǎn)雙電

6、路帶來的差分信號相位不對稱性，又可以避免簡單在另一端加信號共模電平導致的隨工藝波動性；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對電路的影響，仿真和最終的測試結(jié)果都表明這兩種電路具有良好的電學特性。一般的光纖傳輸系統(tǒng)中，能給復接器提供的都是子網(wǎng)中的低速時鐘，而不是上級網(wǎng)的高速時鐘。因此設(shè)計采用倍頻結(jié)構(gòu)的復接器具有很重要的現(xiàn)實意義。采用動態(tài)負載再生倍頻結(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，同時具有大的時鐘幅度，因此可以作為時鐘去驅(qū)動別的電路，但需要四相時鐘作為輸入信號；差分輸入時，采用一階全通濾波網(wǎng)絡可以獲得相同幅度，相同電平，正交的四路信號，因此整個倍頻器采用L C 移相加動態(tài)負載再生倍頻結(jié)構(gòu)，倍頻信號和最終的復接信號結(jié)果都在仿真有所體現(xiàn)。測試結(jié)果表明：采用1 ．8V 電源供電，設(shè)計并實現(xiàn)了可用于光纖傳輸系統(tǒng)S D H S T M - 6 4 級別的4 ：1 分頻復接器，證明帶反饋對的單轉(zhuǎn)雙電路工作良

8、好，該復接器輸出信號單端峰一峰值1 8 0 m V ，抖動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。受實驗室條件限制，最高測得的工作速率為1 0 ．8 G b ／s 。附錄中介紹了2 ．5 G b ／s 光發(fā)射機與可編程增益放大器( P G A ) 設(shè)計與測試的情況，作為參與工作的總結(jié)?！娟P(guān)鍵字】光纖通信C M O S 復接器低功耗單轉(zhuǎn)雙倍頻器移相電路‘㈨0 帥3 咖4 Ⅲ9