【摘要】：隨著5G系統(tǒng)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,人們對(duì)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸速率的要求日益增加。為了降低研發(fā)和生產(chǎn)費(fèi)用,串行鏈路產(chǎn)業(yè)從單一,專用的串行鏈路協(xié)議向多協(xié)議發(fā)展是大勢(shì)所趨。高頻損耗、反射、串?dāng)_和噪聲等非理想特性引起的碼間干擾是影響數(shù)據(jù)傳輸速率提高的關(guān)鍵因素,在多協(xié)議系統(tǒng)中,不同協(xié)議信道多樣的非理想特性更需要關(guān)注。本文研究了多協(xié)議高速自適應(yīng)均衡器的設(shè)計(jì)。首先基于ADS軟件對(duì)多協(xié)議高速自適應(yīng)均衡器進(jìn)行建模,根據(jù)不同特性信道對(duì)均衡器配置進(jìn)行優(yōu)化。本文的多協(xié)議均衡器采用FFE+DFE的結(jié)構(gòu),其中FFE為可選項(xiàng),并對(duì)DFE采用SS-LMS自適應(yīng)算法。給出的建模結(jié)果表明本文的多協(xié)議均衡器對(duì)不同特性的信道均有良好的均衡效果。接著,分別針對(duì)8Gb/s和10Gb/s速率的信號(hào),本文對(duì)多協(xié)議高速自適應(yīng)均衡器采用0.18μm CMOS工藝進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)。FFE采用T/2抽頭間隔的兩前抽結(jié)構(gòu),其中延時(shí)線為多級(jí)級(jí)聯(lián)的源極電容衰減結(jié)構(gòu),并且采用電容校準(zhǔn)和電阻校準(zhǔn)技術(shù),以應(yīng)對(duì)頻率變化和工藝角變化帶來的延時(shí)偏差。DFE采用兩抽頭半速率結(jié)構(gòu),并對(duì)第一抽頭使用基于EOM的SS-LMS算法進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。仿真結(jié)果表明校準(zhǔn)技術(shù)能在較大的范圍內(nèi)對(duì)FFE的延時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn),EOMSS-LMS算法的自適應(yīng)性能良好。該均衡器版圖面積(包含焊盤)為0.81mm×0.66mm=0.54mm2,后仿真結(jié)果均表明電路性能良好,對(duì)于選定的三種協(xié)議信道,輸出眼圖張開度均達(dá)到0.8UI以上,符合指標(biāo)要求。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN715
【圖文】：

利用率兩方面折衷相對(duì)突出的抗信道衰減方案１１１。逡逑均衡技術(shù)分類的方法多種多樣，按照均衡是在時(shí)域進(jìn)行還是在頻域進(jìn)行可以分成時(shí)域均衡器和頻域均逡逑衡器；按照是否存在反饋環(huán)路可分成線性均衡和非線性均衡；而按照均衡模塊在收發(fā)器中的位置又可以為發(fā)送端均衡和接收端均衡。在自適應(yīng)設(shè)計(jì)中，均衡需要額外的反饋通道，因此該類設(shè)計(jì)中主要采用接收逡逑端均衡。接收端均衡器主要有：前向均衡器（ＦＦＥ）、連續(xù)時(shí)間線性均衡器（ＣＴＬＥ）和判決反饋均衡器（ＤＦＥ），逡逑其中ＦＦＥ和ＣＴＬＥ均屬于常見的線性均衡器，而ＤＦＥ屬于非線性均衡器。相比較而言，ＦＦＥ和ＣＴＬＥ對(duì)逡逑前后標(biāo)均有一定的均衡能力，但是無法區(qū)分信號(hào)和噪聲，因而在對(duì)有效信號(hào)放大的同時(shí)也會(huì)放大噪聲，對(duì)逡逑噪聲抑制時(shí)也會(huì)衰減有效信號(hào)；而ＤＦＥ等非線性均衡器則不存在這種問題，但ＤＦＥ有只能均衡后標(biāo)的缺逡逑陷。因此，綜合線性和非線性均衡器各種的優(yōu)點(diǎn)，將二者同時(shí)使用能達(dá)到最好的均衡效果。逡逑與并行傳輸相比，串行傳輸因?yàn)樵趥鬏斶^程中將時(shí)鐘信號(hào)內(nèi)嵌于數(shù)據(jù)信號(hào)中，所以不需考慮時(shí)鐘同步逡逑的問題，而且可以采用各種信號(hào)優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)比并行傳輸更遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，因此得到了廣泛的應(yīng)用。串逡逑行鏈路中典型的代表就是串行器－解串器（ＳｅｒＤｅｓｆ１，圖Ｍ為ＳｅｒＤｅｓ的結(jié)構(gòu)簡圖。并行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)入發(fā)送逡逑端后，被串行器（Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ）并轉(zhuǎn)串處理轉(zhuǎn)換成高速率的串行信號(hào)，數(shù)據(jù)之后經(jīng)過一段傳輸信道到達(dá)接收端。逡逑在接收端會(huì)對(duì)串行信號(hào)進(jìn)行均衡處理和將串行信號(hào)中內(nèi)嵌的時(shí)鐘信號(hào)提取出來，均衡器的輸出最終通過解逡逑串器（Ｄｅｓｅｒｉａｌ邋ｉｚｅｒ）進(jìn)行串轉(zhuǎn)并處理輸出并行信號(hào)。逡逑ｅｌｋ逡逑邐

，的介電損耗和趨膚效應(yīng)引起的｜１３］。逡逑耗是指電介質(zhì)在外電場(chǎng)的作用下，一部分電能轉(zhuǎn)變成熱能，產(chǎn)生信號(hào)衰減的物理過程，流子在電場(chǎng)中產(chǎn)生導(dǎo)電電流。通常假定存在一個(gè)耗電電阻凡來表示電能的消耗，定義ｔａｎ＾邋＝邋＾－邋＝邋—＾—有電極介質(zhì)樣品的靜電容值，出是交變電場(chǎng)的角頻率。ｔａｒ＾也被稱作損耗因子，正比率的增大，電流會(huì)趨近于導(dǎo)體表面，這種現(xiàn)象被稱為趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的原因是交介質(zhì)內(nèi)部和邊緣部分交鏈的磁通量不一樣，導(dǎo)致電流在介質(zhì)表面分布不均，也即相當(dāng)以用式２．２的穿透深度表示有效截面的減少。其中，Ａ是穿透深度，是磁導(dǎo)率，＃電△邋＝邋ｐｉ＼邋ｃｏ／ｕｙ逡逑

由于信道的高頻損耗特性，信道將具有低通特性，標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)經(jīng)過信道后，時(shí)域上將產(chǎn)生“拖尾”，逡逑從而當(dāng)前碼元會(huì)對(duì)前后碼元產(chǎn)生ＩＳＩ，邋ＩＳＩ會(huì)嚴(yán)重的影響接收信號(hào)的眼圖質(zhì)量。這種現(xiàn)象隨著信號(hào)頻率升高逡逑會(huì)嚴(yán)重惡化，對(duì)于相同的信號(hào)頻率，不同的信道產(chǎn)生的ＩＳＩ也會(huì)有很大的差異。圖２－１中（ａ）、（ｂ）分別是ＰＣＩｅ３逡逑協(xié)議信道和１０Ｇ－ＫＲ協(xié)議信道的頻率特性曲線，從圖中可以看出隨著頻率的增加，信道的插入損耗顯著增逡逑力口，且對(duì)于相同的頻率不同信道也有很大不同的衰減。逡逑２．２．２反射逡逑信號(hào)沿著介質(zhì)傳播時(shí)，由于瞬時(shí)阻抗的變化而引起的反射也是信道非理想特性的一部分。該過程中，逡逑信號(hào)的一部分被反射，而另一部分則會(huì)發(fā)生失真并且繼續(xù)傳播，這也是串行通信中信號(hào)完整性問題的重要逡逑原因［１４］。逡逑反射會(huì)使得信號(hào)的質(zhì)量下降，引起電平下沖，如果下沖超過噪聲容限，會(huì)造成高低電平的誤判。圖２－２逡逑顯示了由于傳輸線末端瞬態(tài)阻抗突變引起的反射噪聲，可知信道反射噪聲的存在大大惡化了信號(hào)質(zhì)量。逡逑１邋：邋Ａ邐噪聲引起的逡逑＾邐Ａ／Ｗｎ／＇邋－大信號(hào)波動(dòng)逡逑Ｊ邐Ｉａ／ｖ－—＇邐ｙ＼／ｖ—｜逡逑：卜，，丨丨．丨｜丨，丨：，ｉ丨Ｉ…丨逡逑０邐２邐４邐６邐８邐１０邐１２邋Ｕ邋１６邐１８邐２０逡逑時(shí)間：ｎｓ逡逑圖２－２阻抗突變引起的反射噪聲逡逑反射信號(hào)的大小是由瞬時(shí)阻抗的變化決定的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2755237