發(fā)布時(shí)間：2021-10-09 08:34

　　高能物理實(shí)驗(yàn)是探索和研究物質(zhì)構(gòu)成與粒子相互作用的重要基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn),其探測(cè)器前端的海量信息傳輸與抗輻照要求對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。高速多通道光纖數(shù)據(jù)發(fā)送芯片因其高帶寬、高密度、低功耗、抗輻照等特點(diǎn)在高速信息傳輸中有著明顯優(yōu)勢(shì),逐漸成為高能物理實(shí)驗(yàn)中探測(cè)器前端數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的首選。本文主要研究工作是采用SMIC 55nm RF CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款120-Gb/s多通道光纖數(shù)據(jù)發(fā)送芯片,旨在應(yīng)用于高能物理實(shí)驗(yàn)中探測(cè)器前端數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。本文的具體研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:1.提出了全新的預(yù)加重電路結(jié)構(gòu):在輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)的尾電流電路上增設(shè)RC電阻電容預(yù)加重結(jié)構(gòu),補(bǔ)償了由綁定線電感、PAD電容及VCSEL激光器負(fù)載帶來的信號(hào)帶寬衰減,減小了信號(hào)抖動(dòng),優(yōu)化了眼圖。電測(cè)試結(jié)果表明:在采用該預(yù)加重電路結(jié)構(gòu)后,激光器輸出眼圖變清晰、張開度擴(kuò)大,整體抖動(dòng)為25.1 ps,上升時(shí)間為68.4 ps,下降時(shí)間為68.0ps,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。2.提出了兩種增強(qiáng)芯片抗輻照性能設(shè)計(jì)的方法:其一,芯片的核心模擬電路采用較寬Finger的MOS管來抵抗總劑量效應(yīng);其二,I2C數(shù)字控制模塊采用三模冗余... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

LHC探測(cè)器分布

高密度傳輸成為必然的趨勢(shì)。光纖及其接收和發(fā)送芯片在這種高速、信息量龐大的??傳輸系統(tǒng)中起著極其重要的作用。在ＡＴＬＡＳ建設(shè)期間，ＣＥＲＮ提出了開發(fā)光纖鏈??項(xiàng)目Ｉ４］，即千兆光收發(fā)器，如圖１．２所示。該項(xiàng)目主要是ＡＳＩＣ設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)為單??根光纖傳輸速率為５?Ｇｂ／ｓ。芯片主要由發(fā)射端、接收端以及光纖等三部分組成，其??中發(fā)送端包括激光器ＧＢＬＤ、光電二極管ＰＤ、收發(fā)器ＧＢＴｘ以及慢速控制芯片ＧＢＴ－??ＳＣＡ；在接收端則是由用于控制和處理單元ＦＰＧＡ以及前端信息處理模塊等組成。??該芯片是現(xiàn)今為止唯一一款在高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男酒??０？Ｔ?ＧＢＴ??＾?？?＃??知―＇．．－一?■歸…＾?ｒ－?ＦＰ〇Ａ??Ｉ??Ｔｉｍｎａ?????＾??＿ｉ?Ｑ?＾?，…??ＯＭ３?＊?？?ＧＢＴＸ?卜?—￣￣￣?－??？?〇Ａ〇??ｊ?－Ｊ?．ｒ?、??ＳｔｏｗＣｏＭＫＫ?４?＾?？?８ＭｗｒＣ〇０Ｍ＞ｉ??＾?＜３??發(fā)射端?光纖?￣枝乜端??Ｏｎ－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?Ｏｆｆ－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｃｕｓｔｏｍ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ?＆?Ｐａｃｋａｇｉｎｇ?Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?Ｏｆｆ－Ｔｈｅ－Ｓｈｅｌｆ?（ＣＯＴＳ）??Ｒａｄｉａｔｉｏｎ?Ｈａｒｄ?Ｃｕｓｔｏｍ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ??圖１．２?ＡＴＬＡＳ高速光纖鏈??隨著需要探測(cè)粒子信息和探索相互作用的信息的增加，導(dǎo)致ＬＨＣ能量和亮度??升級(jí)

高密度傳輸成為必然的趨勢(shì)。光纖及其接收和發(fā)送芯片在這種高速、信息量龐大的??傳輸系統(tǒng)中起著極其重要的作用。在ＡＴＬＡＳ建設(shè)期間，ＣＥＲＮ提出了開發(fā)光纖鏈??項(xiàng)目Ｉ４］，即千兆光收發(fā)器，如圖１．２所示。該項(xiàng)目主要是ＡＳＩＣ設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)為單??根光纖傳輸速率為５?Ｇｂ／ｓ。芯片主要由發(fā)射端、接收端以及光纖等三部分組成，其??中發(fā)送端包括激光器ＧＢＬＤ、光電二極管ＰＤ、收發(fā)器ＧＢＴｘ以及慢速控制芯片ＧＢＴ－??ＳＣＡ；在接收端則是由用于控制和處理單元ＦＰＧＡ以及前端信息處理模塊等組成。??該芯片是現(xiàn)今為止唯一一款在高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男酒??０？Ｔ?ＧＢＴ??＾?？?＃??知―＇．．－一?■歸…＾?ｒ－?ＦＰ〇Ａ??Ｉ??Ｔｉｍｎａ?????＾??＿ｉ?Ｑ?＾?，…??ＯＭ３?＊?？?ＧＢＴＸ?卜?—￣￣￣?－??？?〇Ａ〇??ｊ?－Ｊ?．ｒ?、??ＳｔｏｗＣｏＭＫＫ?４?＾?？?８ＭｗｒＣ〇０Ｍ＞ｉ??＾?＜３??發(fā)射端?光纖?￣枝乜端??Ｏｎ－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?Ｏｆｆ－Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｃｕｓｔｏｍ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ?＆?Ｐａｃｋａｇｉｎｇ?Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ?Ｏｆｆ－Ｔｈｅ－Ｓｈｅｌｆ?（ＣＯＴＳ）??Ｒａｄｉａｔｉｏｎ?Ｈａｒｄ?Ｃｕｓｔｏｍ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ??圖１．２?ＡＴＬＡＳ高速光纖鏈??隨著需要探測(cè)粒子信息和探索相互作用的信息的增加，導(dǎo)致ＬＨＣ能量和亮度??升級(jí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于三模冗余架構(gòu)的集成電路加固設(shè)計(jì)[J]. 桂江華,徐睿,卓琳.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]基于電感并聯(lián)峰化的寬帶CMOS跨阻前置放大器[J]. 王巍,武逶,馮其,王川,唐政維,王振,袁軍.  半導(dǎo)體光電. 2013(06)
[3]10Gb/s×12通道VCSEL驅(qū)動(dòng)器陣列設(shè)計(jì)[J]. 錢照華,王志功,苗澎,張子航.  光通信技術(shù). 2009(02)

博士論文
[1]ATLAS液氬量能器前端讀出系統(tǒng)Phase-Ⅰ升級(jí)的光纖數(shù)據(jù)傳輸ASIC設(shè)計(jì)[D]. 李筱婷.華中師范大學(xué) 2014

碩士論文
[1]0.18μm CMOS6.25Gb/s自適應(yīng)判決反饋均衡器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 閆傳榮.南京郵電大學(xué) 2017
[2]高速抗輻照VCSEL驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)[D]. 潘彥君.華中師范大學(xué) 2017
[3]60GHz毫米波通信系統(tǒng)中模數(shù)混合均衡器的設(shè)計(jì)[D]. 王路強(qiáng).電子科技大學(xué) 2016
[4]CMOS工藝光接收機(jī)前置放大器設(shè)計(jì)與仿真[D]. 王通.山東大學(xué) 2015
[5]65nm CMOS工藝22Gb/s VCSEL驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)[D]. 周元隆.東南大學(xué) 2015
[6]最大似然序列估計(jì)均衡技術(shù)研究[D]. 朱迪.西安電子科技大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3426014