一种新型结构的高速时钟数据恢复电路

针对高速(Gb/s)串行数据通信应用,提出了一种混合结构的高速时钟数据恢复电路.该电路结构结合鉴频器和半速率二进制鉴相器,实现了频率锁定环路和相位恢复环路的同时工作.电路采用1.8 V,0.18μmCMOS工艺流片验证,面积约0.5 mm2,测试结果显示在2 Gb/s伪随机数序列输入情况下,电路能正确恢复出时钟和数据,核心功耗约为53.6 mW,输出驱动电路功耗约64.5 mW,恢复出的时钟抖动峰峰值为45 ps,均方根抖动为9.636 ps.     

高速交替/并行数据采集系统时钟研究

研究了交替/并行数据采集系统中采样时钟抖动、采样时钟偏差、高速ADC量化误差与采集系统信噪比的关系.通过对采样数据的一级近似以及合理的假设,推导出了信噪比的数学表达式.用建立的仿真模型验证了数学表达式.结果表明,在输入信号频率较高时,信噪比以20 dB/10倍频下降,时钟抖动等效均方值决定了20 dB/10倍频下降的起始位置.     

用于高速模数转换器的电荷泵型低抖动时钟管理电路

针对高速模数转换器(ADC)对时钟信号的占空比以及低抖动的要求,提出了一种电荷泵型的时钟管理电路,利用电荷泵构成两个闭环回路,分别实现占空比稳定和可调双相不交叠时钟产生功能。电荷泵对时钟相位的积分功能可实现宽范围的时钟占空比调节,并能明显抑制电源噪声对时钟下降沿抖动的影响。该时钟管理电路采用0.18μm标准CMOS工艺设计。版图寄生参数提取后的仿真结果表明:该时钟管理电路可在40～200 MHz频率范围内,将20%～80%的输入占空比稳定地调整到45%～55%的范围内;在200 mV电源干扰的条件下,输出时钟抖动可降低到传统RC型占空比稳定电路的1/10之下。将该时钟电路应用于一款双通道、200MSPS、14位的流水线ADC中,测试结果表明ADC的信号噪声失真比达到了73.01 dB。     

应用于连续时间∑Δ调制器的时钟抖动建模方法

提出了一种能够快速而精确地模拟时钟抖动的建模方法,可应用于连续时间Sigma-Delta调制器(continuous-time sigma-delta-modulator,CT-SDM)等系统的仿真与验证。相较于传统的基于离散时间的建模方法,所提出的一种基于连续时间的模型,可以灵活地应用于各种连续时间电路中,且可在保证精度的情况下,快速完成仿真。给出了关于时钟抖动的理论分析和该模型的数学理论推导,并通过搭建一个完整的连续时间Sigma-Delta调制器,验证了所提时钟抖动方法的正确性与可行性,仿真时间在数十秒内。     

基于Virtex-Ⅱ的时钟数据恢复电路的设计

高性能的通信质量要求高稳定性和高精度的时钟,然而在传输过程中不可避免会出现时钟的抖动.这些抖动就给传输带来了偏差,因此,对于时钟的恢复是非常有必要的.基于Virtex系列FPGA,设计了用于时钟数据恢复的电路,经验证该设计电路能有效地恢复输入的时钟数据信号.     

高速数据采集系统时钟抖动研究

研究了数据采集系统时钟抖动、ADC量化噪声以及ADC微分非线性与信噪比的关系．通过合理的假设，利用自相关和功率谱密度的关系，推导出了信噪比与抖动和噪声的数学公式．并建立仿真模型，验证该公式．结果表明，在输入信号频率比较高的时候，信噪比以20dB／倍频下降，时钟抖动决定了20dB／倍频下降的起始位置．     

时钟抖动对ADC变换性能影响的仿真与研究

从理论上分析了时钟抖动(clock jitter)对模数变换器(analog-to-digital converter，ADC)的信噪比和无伪波动态范围(spurious free dynamic range，SFDR)等指标的影响．使用Labview在计算机上建立ADC仿真系统，并用Analog Devices公司的AD6644设计了两套电路，对采样时钟抖动不同的AD6644的变换性能进行实际测量，分析了实测结果，还进行了对比仿真实验，并和理论分析互相验证．结果显示时钟抖动严重影响ADC的SNR，采样频率越高，影响越大，但会改善SFDR．理论分析、仿真和实际测量的结果为高速、高精度ADC电路的设计和芯片选型提供了很好的参考．     

基于HDMI视频信号接收的电荷泵PLL设计

介绍了一种实现HDMI中数字视频信号接收的方法,设计并实现了一种新的用于HDMI中像素数据和时钟信号恢复的电荷泵锁相环;通过V-I电路的改进降低了压控震荡器的增益,改善了控制电压的波动对压控震荡器频率的影响,从而减小时钟抖动;采用频率检测电路对输入时钟信号频率进行自动检测分段,可实现大的频率捕获范围,从而实现了对高达UXGA格式的数字视频信号接收;采用Hspice-RF工具对压控震荡器的抖动和相位噪声性能进行仿真,SMIC0.18μsCMOS混合信号工艺进行了流片验证,测试结果表明输入最大1.65Gbit/s像素数据信号条件下PLL输出的时钟信号抖动小于200ps.     

250 MHz 时钟产生电路中低抖动锁相环的仿真与设计

提出了一种基于行为级的锁相环(PLL)抖动仿真方法.分析了压控振荡器的相位噪声、电源和地噪声以及控制线纹波对输出抖动的影响.采用全摆幅的差分环路振荡器、全反馈的缓冲器以及将环路滤波器的交流地连接到电源端等措施,减小了PLL的输出抖动.给出了一个采用1st silicon 0.25μm标准CMOS工艺设计的250 MHz时钟产生电路中低抖动锁相环的实例.在开关电源和电池供电2种情况下,10分频输出(25 MHz)的绝对抖动峰峰值分别为358 ps和250 ps.测试结果表明该行为级仿真方法可以较好地对PLL的输出抖动做出评估.     

基于AD9517-1的高速时钟系统稳定性设计与信号完整性分析

本文以一个14位,转换速率250 MSPS的模数转换器(ADC)为信号终端,提出了一种提高高速ADC时钟电路稳定性的解决方案.方案使用AD9517-1作为时钟分配芯片,为芯片设计了一款中心频率250 MHz,相位噪声-98.7d Bc/Hz的三阶环路滤波器.信号输出性噪比(SNR)70.12 d B,时钟抖动282 fs rms,带宽496 fs rms.通过分析时钟信号的过冲和反射现象,对输出信号进行了基于低温共烧陶瓷工艺(LTCC)的微带线复数阻抗匹配和仿真.     

时钟抖动和相位噪声关系的研究

时钟的抖动和相位噪声是衡量时钟综合性能的最主要的指标，但是有关这2个指标之间的关系论述很少，明确说明抖动和相位噪声的含义，而且通过建立典型数学模型对2个指标的关系作出了论证．同时引入例子说明抖动性能对A／D转换系统的影响，并举例说明抖动的测量值与计算值之间的区别和关系，说明时钟抖动和相位噪声是对时钟时序性能时域和频域的不同描述，它们之间存在着确定的对应关系．     

利用ADC测量皮秒量级时钟抖动大小及分布

研究了时钟抖动与正弦信号的采样序列之间的关系，并在正弦信号参数估计法的基础上，提出一种利用ADC采样测量皮秒量级的时钟抖动大小和分布的新方法．同时，还从理论上分析了参数估计误差和信号幅度噪声对测量时钟抖动的影响，并进行了仿真验证．结果表明，采用参数估计测量法测量时钟抖动，不但能够准确地测出抖动的大小，而且能够测出抖动的分布．     

采样时钟抖动对超宽带脉冲雷达目标检测性能的影响

信号采样是超宽带脉冲雷达接收的关键环节,其中采样时钟抖动会引起ADC输出信噪比的下降,继而对雷达目标的检测性能产生一定影响,为此以雷达目标的检测性能为评价原则,研究了高斯白噪声环境中采样时钟抖动引起的信噪比损失,并以匹配滤波检测器和多样本能量积累检测器为对象,详细推导了采样时钟抖动与目标检测概率的关系.据此给出了输出信噪比损失的理论曲线,通过仿真对比分析了不同检测方法下采样时钟抖动对目标检测性能的影响,对超宽带脉冲雷达系统设计中的采样时钟选取有直接指导意义.     

适用于4通道100 Gbps SerDes的两级架构正交12.5 GHz低功耗低抖动时钟发生器

为了缓解多通道SerDes中高频时钟信号在长距离传输中引入的噪声过大和功耗过高的问题,设计了一种应用于多通道的低功耗低抖动两级锁相环结构;同时为了进一步降低噪声性能,在第2级锁相环中设计了一种采样鉴相器。该设计将第1级LC振荡器锁相环产生的低频时钟信号（3.125 GHz）传输到各通道收发机后,将该信号作为第2级参考信号,再采用小面积的环形振荡器锁相环产生正交的高频时钟 (12.5 GHz),这种结构降低了高频时钟在片上长距离传输的距离,提高了收发机的时钟质量;此外该技术避免了使用高频缓冲器,降低了功耗。其中第2级锁相环通过无分频鉴相技术提高了第2级环振锁相环的噪声性能。该时钟发生器电路整体功耗为100 mW,第1级锁相环相位噪声拟合后为-115 dBc/Hz,第2级环形振荡器电路在1 MHz处相位噪声为-79 dBc/Hz,锁相环电路产生的时钟信号整体抖动为2.7 ps。正交时钟偏差在300 fs以内。相比传统时钟发生器,该设计性能有较大提高,功耗有明显降低,适合应用于100 Gbps SerDes中。     

一种8DPSK解调中新的全数字时钟,载波同步器

提出了和分析了一种８ＤＰＳＫ解调器中全数字判反馈时钟定时和载波相位同跳器，该同上不器误差检测的自噪声小，同步跟踪速度快，抖动小。文中分析了误差检测曲线及平均捕获时间等，并经计算机模拟。该同步器与解调器一起在ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｃ２５上实现。给出了模拟和测试结果。     

高速SerDes电路中电荷泵锁相环的设计

面向高速串行接口应用，设计一款低噪声、快速锁定的高性能锁相环电路，作为5 Gbit· s-1数据率的SerDes发射芯片的时钟源。该设计通过锁存RESET方式增加延迟时间，以减小鉴频鉴相器的死区效应，降低锁相环整体电路的杂散；其压控振荡器采用4 bit二进制开关电容的方法，将输出频率划分为16个子频带，以获得较大的输出频率范围，同时又不增加压控振荡器的增益；在SMIC 55 nm工艺下完成锁相环电路版图设计，核心芯片面积为054 mm2。后仿真结果表明:输出频率覆盖46~56 GHz，1 MHz频偏处的相位噪声在-110 dBc·Hz-1 附近。测试结果显示，RMS 抖动和峰峰值抖动分别为287 ps和134 ps，整体电路功耗为37 mW。     

一种快速锁定低抖动的时钟数据恢复电路

设计了一款应用于光通信28Gb/s非归零码高速串行接收机的快速锁定、低抖动时钟数据恢复电路。为了解决时钟抖动性能和锁定时间难以兼顾的问题,在比例-积分通路分离的电路结构中,提出了锁定检测判别技术,实现了比例通路增益的可调节,使得环路能够在低抖动的情况下快速锁定。通过Cadence Spectre进行仿真,当环路中使用锁定检测判别技术时,锁定时间为400ns,抖动峰峰值为2.5ps。相较于未使用该技术的环路,锁定时间缩短了33%,抖动降低了40%。     

基于高速SerDes中非等值尾电流源技术的新型高线性度相位插值器设计

为解决高速串行接口(SerDes)中时钟数据恢复电路(CDR)的恢复时钟抖动较大的问题,设计了一种基于非等值尾电流源技术的新型高速高线性度相位插值器。该技术在分析相位插值器输入控制码和输出时钟相位产生非线性机理的基础上,通过计算晶体管电路中插值器输出时钟相位与尾电流源权重的反函数关系,精确设计了相位插值器中尾电流源阵列参数,实现了高速率下相位插值器的高线性度关系,有效提高了CDR恢复时钟抖动性能。通过设计一款基于CMOS 65nm工艺的22Gb/s SerDes接收机对该技术进行了验证。电路后端仿真结果表明:相较于传统结构,该相位插值器线性度提高了55.1%,CDR恢复时钟的抖动性能提高了22.5%。     

面向光通信应用的CMOS 28 Gbps低功耗高抖动容限CDR电路设计

为了解决光模块中高功耗芯片恶化激光调制器性能，以及解决收发端时钟基准偏差导致误码率高的问题，设计了一款低功耗高抖动容限的时钟数据恢复电路（CDR）。通过采用压控振荡器（VCO）型全速时钟的CDR系统架构和电感峰化的时钟缓冲技术，降低了CDR芯片的功耗；通过在CDR积分通路中引入零点补偿电阻，提高了CDR的抖动容限。该CDR采用CMOS 65 nm工艺设计和1.1 V电源供电，后端仿真结果表明：当CDR电路工作在28 Gbps时，功耗是2.18 pJ/bit，能容忍的固定频差是5 000 ppm，恢复时钟的抖动峰峰值是5.6 ps，抖动容限达到了设计指标，且满足CIE-25/28G协议规范。