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。     

高速低压模拟相位内插器的设计

设计了一种应用于高速时钟数据恢复电路的低压模拟相位内插器.时钟输入管和电流产生管采用隔离设计,降低了输入时钟电平变化对尾电流的影响;在输入端和输出端增加了整形电路,可有效提高相位内插器在低电压和高频工作环境下的线性度.基于TSMC 90 nm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,该相位内插器在1.2 V工作电压和最大90°相位差的输入时钟下,工作频率达到1.25 GHz,相位内插精度小于±10 ps,具有良好的线性度.     

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.     

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。     

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。     

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。     

一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器设计

基于交叉耦合技术提出了一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器(VCO).电路整体包括新型伪差分环形压控振荡器、输出整形缓冲(buffer)电路两个部分.在VCO电路中采用了尾电流源控制的反相器为基本延时单元,实现了一种新型低压低功耗伪差分环形振荡器设计,并采用线性化技术改善调节线性度.利用输出buffer对VCO输出波形进行整形,消除了这种结构下输出摆幅受到尾电流源影响而不能达到轨到轨摆幅的限制.基于0.13μm标准CMOS工艺,利用cadence spectre进行仿真验证,前仿真结果表明在电源电压为1.2V时,该VCO相位噪声为-100.58dBc/Hz@1 MHz,功耗为0.92mW,在0.45~1V的电压范围内,频率调谐范围宽达0.303~1.63GHz,具有非常好的调节线性度,在电源电压为1V时仍然能正常工作.     

一种线性负反馈可编程电流源的设计

设计了采用线性负反馈结构的可编程电流源,并详细阐述电路的工作原理、设计思路和具体电路参数的计算过程.充分利用各关键元器件的精密、稳定、低噪声、低温漂等良好特性,实现对输出电流的精确控制,输出电流范围为0~1.024 A.该电路在反馈部分采用精密运算放大器对取样电阻的电压进行精准放大,增加系统设计上的灵活性.测试结果表明,该电路性能稳定可靠,电流的输出线性度良好,输出电流误差小,负载调整率低.     

Verilog HDL modeling and design of 10Gb/s SerDes full rate CDR in 65nm CMOS

Phase locked loop （PLL） is a typical analog-digital mixed signal circuit and a method of conducting a top level system verification including PLL with standard digital simulator becomes especially significant. The behavioral level model （BLM） of the PLL in Verilog-HDL for pure digital simulator is innovated in this paper, and the design of PLL based clock and data recovery （CDR） circuit aided with jitter attenuation PLL for SerDes application is also presented. The CDR employs a dual-loop architecture where a frequency-locked loop acts as an acquisition aid to the phase-locked loop. To simultaneously meet jitter tolerance and jitter transfer specifications defined in G. 8251 of optical transport network （ ITU-T OTN） , an additional jitter attenuation PLL is used. Simulation results show that the peak-to-peak jitter of the recovered clock and data is 5.17ps and 2.3ps respectively. The core of the whole chip consumes 72mA current from a 1.0V supply.     

Design of a 6.25 Gbps backplane SerDes with adaptive decision feedback equalization

A 6.25 Gbps SerDes core used in the high speed backplane communication receiver has been designedbased on the OIF-CEI-02.0 standard. To counteract the serious Inter-Symbol-Interference (ISI),the core employed a half-rate four-tap decision feedback equalizer (DFE). The equalizer used the Sign-signleast mean-squared (SS-LMS) algorithm to realize the coefficient adaptation. An automatic gain control(AGC) amplifier with the sign least mean-squared (S-LMS) algorithm has been used to compensatethe transmissio...     

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．     

统计预测法与同步数字系列基群时钟同步恢复

同步数字系列 ( SDH)指针调整给支路时钟带来了幅度很大的低频抖动 ,一般的时钟同步恢复方法 (如简单的模拟或数字锁相环 )已无法将其滤除 ,为恢复 SDH中基群时钟同步 ,提出了一种新的全数字化方法——统计预测法。该方法通过对一个统计周期内欲平滑时钟与参考时钟的差异的统计 ,在下一个周期内预测出支路时钟。从该方法的原理、抖动性能的分析以及给出的计算仿真结果和实验测试结果可知 ,该方法可以有效地平滑由于指针调整和码速调整产生的很大的相位跃变 ,恢复的时钟抖动很小 ,有很好的抖动转移特性和很大的捕捉范围 ,且不需要锁相环 ,系统便于集成 ,有利于设备的小型化。     

Testing Jitter on PLL Clocks Based on Analysis of Instantaneous Phase

A novel method based on the analysis of instantaneous phase is proposed to extract the jitter on phase-locked loops output clock. The method utilizes the Hilbert transform to extend the real signal of PLLs output into an analytic signal, and the implementation of Hilbert transform is based on the Fourier transform windowed with Hamming window. Then, the jitter of clock is extracted from the instantaneous phase of analytic signal. The experimental results of simulations validate that the proposed method can effectively extract the jitter on PLL clock, and it has better performance by comparing the sinusoidal jitter extraction results with the other methods.