2.5Gb/s光纤通信系统的时钟与数据恢复电路的设计

摘要

信息产业的高速发展促使传统电缆通信逐渐被光纤通讯技术所取代,随着大规模集成电路的出现,CMOS技术的发展大力推动了数字通讯技术的发展,光纤通讯技术逐渐成为研究热点,尤其是光纤数字传输系统的设计。时钟与数据恢复电路作为光纤通讯系统的重要组成部分,对整个系统的速度有着十分重要的影响。因此,研究高速,低功耗的时钟与数据恢复电路具有十分重要的现实意义。
　　本文主要研究的时钟与数据恢复电路采用电荷泵锁相环结构,采用 TSMC0.18 m CMOS工艺,根据时钟与数据恢复的基本原理,确定电路的主体结构并且对各个子模块进行了深入的理论分析,比较和分析各个模块电路结构的优点和不足,最终通过系统的比较分析和研究创新,给出了各模块的具体晶体管级电路,主要包括了 Hogge鉴相器,全差分的电荷泵,二阶无源滤波器,三级环形压控振荡器。
　　本文设计电路的具体功能是从2.5Gb/s的输入数据当中恢复出时钟和数据信号,给出了 Hogge鉴相器结构和一种新型的无电荷共享的电荷泵结构,压控振荡器采用三级环形压控振荡器,且具有很好的相位噪声以及合理的抖动范围。根据 Cadence软件仿真结果,所设计的电路能够满足初始设计要求即能够从2.5Gbps的输入速率中,准确地恢复出2.5GHz的时钟信号。最终实现了时钟与数据恢复的功能要求。

目录

2.5Gb/s光纤通信系统的时钟与数据恢复电路的设计

Design of 2.5Gb/s Clock and Data Recovery Circuit for Optical Fiber Communications

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作

第2章 时钟与数据恢复电路基本原理

2.1 非归零数字信号与归零数字信号特性

2.2 锁相环结构原理与性能指标

2.2.1 鉴相器的原理与模型分析

2.2.2 电荷泵的原理与模型分析

2.2.3 压控振荡器的原理与模型分析

2.3 本章小结

第3章 时钟与数据恢复电路系统级设计与仿真

3.1 CDR电路的系统结构设计

3.1.1 芯片设计的基本流程

3.1.2 基于simulink的仿真平台的建立

3.2 根据仿真结果与目标要求确定环路参数

3.3 本章小结

第4章 晶体管级电路设计与仿真

4.1 鉴相器的设计与仿真

4.2 电荷泵的设计与仿真

4.3 VCO的设计与仿真

4.4 整体电路设计与仿真

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢

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