同时双向传输接口的研究与实现

发布时间：2020-10-14 20:40

　　 集成电路技术的不断发展对高性能的I/O接口提出了越来越高的要求,目前I/O接口的数据传输速率远远没有跟上芯片的发展要求。同时双向传输逻辑(SBTL)就是为弥补芯片传输瓶颈而提出的,它用一个I/O引脚实现了同时发送和接收信号的功能,将有效数据带宽提高了一倍。 本文在系统仔细研究国际上SBTL技术和各种实现技术的基础上,设计了一个高性能的SBTL接口电路,完成了全定制的版图设计和验证。 根据传输线的性质和信号反射原理,要得到理想的SBTL信号,输出驱动器必须与传输线的阻抗完全匹配,而CMOS工艺下制作的MOS管沟道电阻值受工艺和温度因素影响很大。本文设计了一个阻抗可变的输出驱动器,并配套地设计了自适应的阻抗控制电路,能在电路工作中实时调节输出阻抗。在此基础上,提出并实现了一种新型的自适应阻抗控制电路——脉冲试探法自适应阻抗控制电路,它能直接跟踪传输线的阻抗变化,从而达到更好的阻抗匹配,并且节省了2个PAD和2个片外电阻。 整个SBTL系统采用伪差分信号传输技术,以很小的代价达到类似差分电路的抗共模噪声的能力。 所设计的SBTL接口带有信号预矫正功能,能有效的提高高速信号传输的抗码间干扰能力,而且这种技术没有像预加重技术那样引入额外的EMI(电磁干扰)问题和额外功耗的开销。 芯片采用0.18μm CMOS工艺,版图的Spice模拟显示能达到1GHz的工作频率,单向数据传输2Gb/s,双向同时传输达到4Gb/s,平均功耗仅18.9mW。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TP334.7
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 SBTL的意义与研究现状
        1.2.1 SBTL接口的意义
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 完成的主要工作
    1.4 文章结构
第二章 I/O接口概述
    2.1 引言
    2.2 电压模式和电流模式
    2.3 差分信号和单端信号
    2.4 单向传输和同时双向传输
    2.5 传输线性质和模型
        2.5.1 传输线的延时和阻抗
        2.5.2 传输线模型
    2.6 高速I/O接口电路信号完整性分析
        2.6.1 反射
        2.6.2 串扰
        2.6.3 地弹
    2.7 小结
第三章 SBTL总体方案设计
    3.1 引言
    3.2 SBTL信号传输方案
        3.2.1 电压模式
        3.2.2 电流模式
        3.2.3 两种模式比较
    3.3 动态参考信号
        3.3.1 分立参考信号
        3.3.2 共享双参考信号
        3.3.3 共享单参考信号
    3.4 SBTL总体结构
    3.5 小结
第四章 SBTL接收器设计
    4.1 引言
    4.2 二输入接收器
        4.2.1 功能设计和性能要求
        4.2.2 电路设计
    4.3 四输入接收器
        4.3.1 功能设计和性能要求
        4.3.2 接收器电路设计
        4.3.3 时钟生成电路设计
    4.4 小结
第五章 SBTL驱动器设计
    5.1 引言
    5.2 驱动管原理分析
    5.3 可变输出阻抗
        5.3.1 模拟方式可变阻抗
        5.3.2 数字方式可变阻抗
    5.4 预矫正信号
    5.5 小结
第六章 自适应阻抗控制电路设计
    6.1 引言
    6.2 常规阻抗控制方法
    6.3 一种新型自适应阻抗控制方法
        6.3.1 工作原理
        6.3.2 采样电路的设计
        6.3.3 抖动检测和锁定电路
        6.3.4 亚稳态检测和消除电路
        6.3.5 下拉管阻抗控制
        6.3.6 时钟生成电路
        6.3.7 参考电压生成
    6.4 模拟
    6.5 小结
第七章 版图设计
    7.1 功能模块版图设计
    7.2 ESD保护设计
第八章 模拟结果及测试方案
    8.1 模拟结果
    8.2 测试方案
        8.2.1 功能测试
        8.2.2 性能测试
第九章 结束语
    9.1 工作总结
    9.2 未来研究设想
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 用Field Solver计算的W模型

【共引文献】

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本文编号：2841162