宽带ADC低抖动时钟驱动电路的分析与设计

提出采用小信号模型对时钟驱动电路中由热噪声引起的时钟抖动进行分析,并提出采用多级准无穷负载差分放大器结构以有效地实现低抖动.通过Cadence Spectre RF的瞬态噪声仿真,可以得到时钟抖动值,在输入频率变化时将仿真结果与手工推导的结果相比较,推导的公式能较好地预测时钟驱动电路的时钟抖动.设计的时钟驱动电路达到了输入频率100 MHz、幅度为480 mV下时钟抖动仅为193 fs,可以应用于高性能模数转换器.     

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.     

一种用于多通道10 Gbit以太网接口的CMOS 3.125 Gb/s接收器

介绍了一种单片集成的3．125 Gb／s接收器的设计,它适用于IEEE 802．3ae四通道10Gb／s以太网接口．电路采用了多相时钟结构和并行采样技术以降低电路速度要求．电荷泵采用了常跨导偏置技术以降低环路对工艺、电源电压和温度变化的敏感度．时钟数据恢复电路采用1／5速率时钟降低振荡器的设计难度,时钟恢复的同时完成1：5解串功能,降低了电路功耗．电路采用0．18μm CMOS工艺设计和仿真,总体功耗为95mW,625MHz恢复时钟的输出抖动小于75ps,电路在3．125 Gb／s的数据率和各种工艺角下工作正确．     

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。     

一种基于累积分布函数的抖动测量方法

提出一种基于累积分布函数(CDF)的抖动测量方法, 以解决在测试高频时钟信号抖动中遇到的延迟器件不匹配、占用芯片面积过大和受高频振荡信号限制等问题。采用65 nm CMOS工艺完成了测试电路的设计和功能模拟, 模拟结果表明该电路可用于测量2.5 GHz时钟抖动值, 抖动测量精度达到1 ps。     

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。     

时钟数据恢复电路中的线性相位插值器

针对时钟数据恢复电路(CDR)中相位插值器的非线性使得时钟抖动增大的问题,提出了一种基于非等值电流源阵列的线性相位插值器。根据插值器输出时钟相位与尾电流权重的反函数关系,在传统相位插值器的基础上调整尾电流阵列中每个电流源的设计比例,并将控制管用作共栅管来提高电流源的匹配度和稳定性,从而实现了输出时钟相位与控制信号的线性关系,提高了CDR的调节精度并降低了恢复时钟的抖动。采用0.25μm CMOS工艺设计了一款基于线性相位插值器的CDR。仿真结果表明:传统结构插值器的最大相位误差为63.68%,而所提出的线性相位插值器的最大相位误差仅为9.44%,可有效地降低CDR输出时钟的抖动。     

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．     

一种应用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环

设计了一种适用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环,实现了12相时钟输出和6倍频输出功能.论文提出了一种基于信号通路切换的鉴频鉴相器,有效减小了工艺、电压、温度等对延迟锁定环性能的影响,优化了环路的抖动性能.延迟锁定环采用65 nm CMOS工艺设计,芯片面积90μm×110μm,版图仿真验证其工作频率范围40~110 MHz,电路整体功耗1.6 mW,锁定时间小于1.2μs,均方根抖动为8.1 ps,可满足模数转换器对时钟的要求.论文所采用的切换型鉴频鉴相器,相比于传统的鉴频鉴相器,其输出时钟的均方根抖动减小了19.3 ps.     

基于全双工以太帧间隔的源同步时钟传输方法

提出在全双工以太物理层中,基于以太帧间隔（inter packet gap, IPG）的固定比特率业务同步时钟传输方法.该方法引入同步剩余时戳(synchronous residual time stamp, SRTS)算法,是一种不受以太分组流量影响的带外时钟传输方法.通过连分数展开分析恢复时钟的各阶抖动成分,给出基于以太帧间隔的同步剩余时戳算法的参数选择方法,并通过软件仿真和现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)硬件实验证明了其优良的同步性能.     

高锁定范围半盲型过采样时钟数据恢复电路设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高锁定范围的半盲型过采样时钟数据恢复电路.该时钟数据恢复电路（Clock and Data Recovery,CDR）主要由鉴频器（Frequency detector,FD）、多路平行过采样电路、10位数模转换器（Digital To Analog Converter,DAC）、低通滤波器（Low Pass Filter,LPF）、多相位压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）等构成.该CDR电路采用模数混合设计方法,并提出了基于双环结构实现对采样时钟先粗调后微调的方法,并且在细调过程中提出了加权调相的方法缩短采样时间.仿真结果表明,该CDR电路能恢复1.25～4.00 Gbps之间的伪随机数据电路,锁定时间为2.1 μs,VCO输出的抖动为47.12 ps.     

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%。     

时钟电路的电磁兼容研究与设计

时钟电路是数字电路的重要组成部分,其电磁兼容设计是一个复杂的问题.在分析脉冲频谱特性的基础上,研究了时钟电路的电磁干扰问题,提出了时钟电路电磁兼容设计的基本方法.     

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.     

时钟错误注入攻击检测电路的设计

在研究时钟错误注入攻击的本质的基础上,对关键路径复制检测电路进行了改进,提出了一种可以在不同平台上广泛实现的时钟错误注入攻击检测电路,该电路通过检测传输路径上的延迟来对系统错误注入攻击进行检测;该电路通过复制工作路径,增加冗余逻辑,能够有效地检测被复制路径的攻击,并且便于ASIC和FPGA实现.设计者能够根据实际情况设计检测敏感程度,使检测电路具有较强的适应性.多次超频检测实验结果表明:所提出的检测电路灵活性强,能有效检测时钟错误注入攻击.     

利用ATM网络承载MPEG-2业务

随着ATM技术和信源编码技术的成熟,使得视听业务的广泛应用成为可能.主要讨论了恒定比特率或可变比特率的MPEG-2网络上的传输而引出的适配层的选择、MPEG-2帧的封装、ATM业务类型以及时延与抖动的控制,接受方如何恢复时钟与实现帧同步等问题.     

应用于CDR电路的DPLL设计与实现

数字锁相环(DPLL)技术在数字通信、无线电电子学等众多领域得到了极为广泛的应用,利用DPLL可以从串行位流数据中恢复出接收位同步时钟。时钟数据恢复(CDR)电路是同步光纤系统中的核心部件,性能优越的锁相环电路对CDR电路的实现有着极其关键的作用。本文介绍了一种全数字化CDR电路的设计。仿真和实验测试结果表明,该CDR电路可以对相位变化快速同步,尤其对突发数据的时钟恢复,相位抖动的消除有效。     

AD9516-3时钟设计及在中频数字系统中的应用

高速ADC（analog to digital converter,模／数转换器）对时钟质量的要求越来越高,为此介绍了一种基于时钟同步器与抖动清除器AD9516．3的低抖动时钟设计,并分析了时钟抖动对信噪比的影响,介绍了在中频数字接收机中AD9516—3的具体设计应用,引入了Signal Tap这种新的测试方法,最后测试了时钟性能,整体指标达到设计要求．     

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.