基于IEEE1394的LVDS发送器硬核设计

摘要

本文主要研究了LVDS发送器的设计,该研究课题具有一定的开拓性和创新性,有着一定的科研价值并具有广阔的市场前景.本课题的目的是要完成IEEE1394物理层传输部分LVDS发送器的设计,传输速率要达到500MHz,可做为硬核使用.本文深入研究了LVDS发送器(Transmitter)的工作原理,并根据不同的实现方式把LVDS发送器划分为LVDS驱动器和并串转换电路两个模块,整个发送器为一个数模混合电路.LVDS驱动器是模拟电路,为整个设计的核心部分.文中对该部分的电路设计进行了深入的研究,在具体电路设计中提出了采用闭环反馈控制电路来保证差模输出电压符合LVDS标准;提出用一个比较器控制电路来对其共模输出电压进行控制的方案.文中详细分析了其中的运算放大器和偏置电路等子电路的实现过程,并在Hspice中进行了仿真和分析.其中运放部分采用了二级CMOS运算放大器电路结构;偏置电路部分采用了一种CMOS工艺的新型专用基准电压电路.从Hspice的仿真结果得出本文所设计的LVDS驱动器速度可以达到500MHz,各项性能指标均符合标准要求.并串转换电路为数字电路,该电路采用了自顶向下的设计方法.首先对其功能进行了分析,然后用硬件描述语言VHDL进行了RTL级描述,给出了用EDA工具Active HDL对电路进行验证的结果,最后在Cadence的Ambit中进行了逻辑综合.最后本文对LVDS驱动器版图设计部分进行了深入的讨论.结合具体电路从寄生电容、差分对管、电阻、电容、衬底噪声、闩锁效应六个方面对版图设计中应注意的问题进行了分析,最后给出了LVDS驱动器的版图.本课题LVDS发送器模块的设计为高速数字信号传输的研究提供了理论基础,对高频CMOS集成电路的设计进行了可贵的探索.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

§1.1 IEEE1394简介

§1.1.1 IEEE1394发展现状

§1.1.2 IEEE1394相关产品动向

§1.1.3 IEEE1394和USB的比较

§1.1.4 IEEE1394主要技术特点

§1.1.5 IEEE1394主控制器接口

§1.2 LVDS简介

§1.3本文完成的工作

§1.4论文的内容安排

第二章LVDS技术的研究

§2.1 LVDS工作原理

§2.2 LVDS技术的特点

§2.2.1 LVDS和ECL、PECL、CML的比较

§2.2.2 LVDS的技术特点

§2.3典型的LVDS驱动器交直流特性

§2.4本章小结

第三章LVDS发送器的总体设计

§3.1 LVDS发送器的结构

§3.2实现方法和流程

§3.3本章小结

第四章LVDS驱动器的电路设计

§4.1 MOS晶体管模型

§4.1.1 MOS管的大信号模型

§4.1.2 MOS管的小信号模型

§4.1.3 MOS管的BISM3v3模型

§4.2 LVDS驱动器的类型

§4.3电流模驱动的LVDS驱动器

§4.3.1电路结构

§4.3.2共模电压控制电路

§4.3.3偏置电路

§4.3.4运算放大器的电路设计

§4.3.5 LVDS驱动器的电路计算

§4.3.6 LVDS驱动器的仿真结果及分析

§4.4本章小结

第五章并串转换电路的设计

§5.1并串转换电路的设计流程和工具

§5.2功能设计

§5.3 RTL级设计

§5.4逻辑综合

§5.5本章小结

第六章LVDS驱动器的版图设计

§6.1版图设计概述

§6.2版图设计中要考虑的一些因素

§6.2.1 MOS管的匹配

§6.2.2寄生电容

§6.2.3差分对管的设计

§6.2.4电阻的设计

§6.2.5电容的设计

§6.2.6衬底串扰噪声

§6.2.7闩锁效应

§6.3本章小结

第七章结束语

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

附录

论文说明