本文關(guān)鍵詞：超高速并行時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：并行傳輸作為大幅提高傳輸帶寬的一種有效方式,在超高速光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路(CDR)作為超高速(光纖)數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù),國(guó)內(nèi)外都在對(duì)其進(jìn)行持續(xù)不斷地研究,以期達(dá)到更適用、更佳的性能。近年來(lái),伴隨著超高速并行光互聯(lián)的興起,應(yīng)用于并行光互聯(lián)中的CDR技術(shù),即并行CDR技術(shù)成為研究的焦點(diǎn)。本文首先對(duì)幾種經(jīng)典的并行CDR方案進(jìn)行了總結(jié)和分析,隨后對(duì)構(gòu)成并行CDR的單信道CDR電路進(jìn)行了相應(yīng)介紹。對(duì)基于鎖相環(huán)(PLL)型時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路以及基于相位選擇(PS)/相位插值(PI)型時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。在上述基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種5Gb/s/ch的并行CDR電路。該并行CDR電路由PLL型CDR以及PS/PI型CDR組合實(shí)現(xiàn)。其中,PLL型CDR主要包括半速率鑒相器、電荷泵以及環(huán)形壓控振蕩器等結(jié)構(gòu)單元。電荷泵采用自舉基準(zhǔn)并加入運(yùn)放,從而改善了充放電電流之間的匹配特性。環(huán)形壓控振蕩器中的延遲單元采用電感峰化技術(shù)拓展了其帶寬,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較高的振蕩頻率。通過(guò)增加一對(duì)柵極接地的NMOS管,其調(diào)諧頻率以及調(diào)諧范圍均得到了相應(yīng)提高,線(xiàn)性度也得到了一定的改善。PS/PI型CDR主要由Bang-Bang型PD、PS/PI單元以及控制電路等基本單元構(gòu)成。其中,PS/PI電路與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,節(jié)省了兩個(gè)PS電路,從而在電路復(fù)雜度以及功耗等方面得到了相應(yīng)改善。該并行CDR中,PLL型CDR從輸入數(shù)據(jù)中提取出的兩路的正交時(shí)鐘,不僅可以完成本信道的數(shù)據(jù)恢復(fù),同時(shí),該正交時(shí)鐘又將作為后續(xù)信道的參考時(shí)鐘,完成后續(xù)信道中PS/PI型CDR的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)。與傳統(tǒng)并行CDR相比,避免了全部采用PLL型CDR而造成的壓控振蕩器(VCO)之間的相互干擾。該并行CDR電路不需要額外的本地參考時(shí)鐘,同時(shí)可以擴(kuò)展為多路。本設(shè)計(jì)整體芯片版圖面積為1.7×1.585mm2,電路核心模塊功耗為172.4mW。仿真結(jié)果顯示,當(dāng)輸入為并行數(shù)據(jù)為5Gb/s時(shí),該電路恢復(fù)出的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)的峰峰抖動(dòng)值分別為6.1ps、8.1ps,8.7ps、11.2ps。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.11;TN402

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