【摘要】：在高速率的數(shù)據(jù)傳輸中,數(shù)據(jù)接收端的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路是整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的一個(gè)核心模塊,它的作用是將接收到的沒有時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)據(jù)正確恢復(fù)出來。然而數(shù)據(jù)在傳輸過程中,受到非理想傳輸介質(zhì)的影響,接收端接收到的往往是發(fā)生畸變的數(shù)據(jù),而且隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高,其受到外部傳輸介質(zhì)的影響就越強(qiáng)烈,數(shù)據(jù)的畸變也就越嚴(yán)重,此時(shí)就需要設(shè)計(jì)出具有高性能和高可靠性的CDR電路。本文的研究重點(diǎn)分為CDR電路的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證兩個(gè)方面。在設(shè)計(jì)方面,對(duì)時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的現(xiàn)有狀況進(jìn)行了調(diào)研,包括時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的基本原理,幾種常見的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu),以及它們的優(yōu)缺點(diǎn),并且考慮到數(shù)字電路對(duì)工藝的依賴度和敏感性低的特性,最終確定了本設(shè)計(jì)采用基于過采樣的數(shù)字CDR。設(shè)計(jì)過程中,在一般過采樣時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的基礎(chǔ)上加入整形濾波單元,用來去除輸入數(shù)據(jù)的抖動(dòng)毛刺對(duì)時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的影響,最終整個(gè)設(shè)計(jì)包括恢復(fù)數(shù)據(jù)的CDR模塊與數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)換的SP模塊,其中CDR模塊又由采樣同步單元,整形濾波單元,邊沿檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)恢復(fù)單元構(gòu)成。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率,整個(gè)設(shè)計(jì)采用流水線結(jié)構(gòu)。為了得到最佳的性能,對(duì)其中的采樣同步模塊設(shè)計(jì)了buffer同步和寄存器直接同步兩種方案,對(duì)其中的數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊也設(shè)計(jì)了改進(jìn)型中間采樣恢復(fù)和鑒相編碼恢復(fù)兩種方案。基于SMIC 40 nm工藝庫,通過對(duì)比不同設(shè)計(jì)方案綜合的時(shí)序,功耗和面積結(jié)果,確定了本設(shè)計(jì)采用寄存器直接同步的采樣同步模塊和采用改進(jìn)型中間采樣恢復(fù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊,最終綜合后電路的系統(tǒng)頻率可以達(dá)到2GHz。在驗(yàn)證方面,本文采用基于通用驗(yàn)證方法學(xué)(UVM)的驗(yàn)證平臺(tái)。首先分析了UVM驗(yàn)證平臺(tái)的常用架構(gòu)以及主要組件,同時(shí)對(duì)UVM的常用驗(yàn)證機(jī)制進(jìn)行了研究。然后以當(dāng)前設(shè)計(jì)的電路為驗(yàn)證對(duì)象,重點(diǎn)完成了整個(gè)驗(yàn)證平臺(tái)的搭建。根據(jù)制定的驗(yàn)證計(jì)劃,完成了:驗(yàn)證內(nèi)容的分析,驗(yàn)證功能點(diǎn)的提取,驗(yàn)證平臺(tái)搭建,測(cè)試用例編寫和覆蓋率檢查。通過分析當(dāng)前設(shè)計(jì)的CDR電路特性,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的測(cè)試用例,模擬出數(shù)據(jù)率與DUT系統(tǒng)時(shí)鐘頻率相差1%,抖動(dòng)毛刺長(zhǎng)度占信號(hào)10%,分別經(jīng)過8b/10b編碼和曼徹斯特編碼的輸入數(shù)據(jù)的仿真環(huán)境。最終所有測(cè)試用例都通過仿真,功能覆蓋率和代碼覆蓋率分別達(dá)到100%和99.71%。驗(yàn)證結(jié)果表明當(dāng)前設(shè)計(jì)的CDR電路可以正確恢復(fù)出含有邊沿毛刺的輸入數(shù)據(jù),沒有錯(cuò)誤產(chǎn)生,功能上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)簡(jiǎn)單來說就是數(shù)據(jù)接收端從沒有時(shí)鐘的數(shù)據(jù)信號(hào)中恢復(fù)出時(shí)，，具體過程是數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮斩�，首先得到輸入�?shù)據(jù)的時(shí)鐘信息，然后以鐘信息為依據(jù)重定時(shí)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)來得到恢復(fù)數(shù)據(jù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的CDR電示意圖如圖 2.1 所示：

鑒相編碼原理圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN702

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本文編號(hào)：2620651