应用于高速SerDes中八相位压控振荡器的设计

发布时间：2017-04-13 17:13

  本文关键词：应用于高速SerDes中八相位压控振荡器的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Serdes系统是一种主流的串行通讯技术,Serdes采用的串并转换技术能够充分利用信道容量,极大的降低了通讯成本,满足了现代数据交换对I/O接口的海量需求。在Serdes接收机中通常采用时钟数据恢复电路(CDR)来接收高速数据串行信号,通过判决信号的相位来提取时钟信号,进而对数据信号进行重定时采样。在CDR芯片中,压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator, VCO)是关键的组成模块之一。适用于时钟数据恢复电路的VCO设计对CDR芯片的整体性能起着关键的作用。本文在压控振荡器电路原理的基础上,设计了应用于基于四分之一速率架构CDR电路的多相位宽调谐范围VCO。论文介绍了VCO的研究背景和研究现状,论述了压控振荡器的理论和实现方法,分析了多相位VCO设计中的许多关键原理和技术。论文提出了将有源电感应用于多相位VCO的实现之中,不仅大大降低了芯片面积,同时通过有源电感感值可调性,实现VCO的宽调谐特性。论文分析了压控振荡器的一般原理,总结了基于负能量补偿和基于反馈系统的两种振荡器分析方法,采用交叉耦合型电感电容压控振荡器(LC-VCO)作为八相位VCO的振荡单元。谐振网络采用变容管连接结构以优化可变电容的非线性特性,提高谐振网络的整体品质因数。论文总结和分析了两种常用相位噪声模型：线性时变模型和线性时不变模型,为八相位VCO的相位噪声优化提供理论基础。论文同时设计了VCO输出缓冲电路。本次设计采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,进行了应用于CDR电路的八相位VCO电路设计,前仿真,版图设计和后仿真,VCO整体版图面积为525μm×475μm。后仿结果表明,输出频率调谐范围为1.634GHz-3.351GHz,相邻时钟相位差约为45°,经计算可知相邻时钟相位误差小于0.40,在全频段内VCO的相位噪声-90dBc/Hz@1MHz,系统功耗低于24mmW。
【关键词】：Serdes 时钟数据恢复电路(CDR) 压控振荡器 多相位
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN752
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 VCO的发展历史和研究概况9-11
• 1.3 课题的主要工作11
• 1.4 论文的组织架构11-14
• 第二章 VCO设计的理论基础14-36
• 2.1 振荡器的工作原理14-16
• 2.1.1 两端负反馈分析法14-15
• 2.1.2 单端能量补偿(负阻)分析法15-16
• 2.2 VCO的工作原理16-23
• 2.2.1 VCO的变容管和电感16-22
• 2.2.2 VCO的性能参数22-23
• 2.3 交叉耦合LC-VCO23-26
• 2.3.1 工作原理分析23-24
• 2.3.2 电路结构分析24-26
• 2.4 VCO的相位噪声分析26-31
• 2.4.1 相位噪声简介26
• 2.4.2 相位噪声模型26-29
• 2.4.3 相位噪声的物理机制和影响机制29-31
• 2.5 多相位VCO31-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 八相位宽调谐范围VCO设计36-52
• 3.1 八相位宽调谐范围VCO设计方案36-42
• 3.1.1 整体设计方案36-37
• 3.1.2 VCO核心电路设计37-38
• 3.1.3 有源电感设计38-41
• 3.1.4 变容管设计41-42
• 3.1.5 交叉耦合管设计42
• 3.2 输出缓冲设计42-43
• 3.3 前仿真43-51
• 3.3.1 VCO的起振43-45
• 3.3.2 VCO的调谐范围45-46
• 3.3.3 VCO的相位噪声46-49
• 3.3.4 VCO的相位误差49
• 3.3.5 VCO的功耗49-51
• 3.3.6 前仿总结与设计指标对比51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 VCO版图设计及后仿真结果52-66
• 4.1 版图设计52-57
• 4.1.1 版图设计规则52-55
• 4.1.2 VCO电路版图设计55-57
• 4.2 后仿真57-63
• 4.2.1 VCO的瞬态仿真57-58
• 4.2.2 VCO的调谐范围58-60
• 4.2.3 VCO的相位噪声60-62
• 4.2.4 VCO的功耗62
• 4.2.5 后仿总结与设计指标对比62-63
• 4.3 芯片测试方案63-64
• 4.4 结果分析64-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66
• 5.2 展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 唐长文;电感电容压控振荡器[D];复旦大学;2004年

  本文关键词：应用于高速SerDes中八相位压控振荡器的设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：304079