高速CMOS LVDS收发器IP核设计

摘要

随着信息技术的进一步发展,数据传输量大幅增加,传输速度不断提高,对低功耗设计也提出了更高的要求。基于自身技术的限制,传统的I/O接口已经不能满足日益增长的实际应用需求。因此对于既能进行高速数据传输,同时又兼顾低功耗、低噪声和低成本优势的新一代接口技术的研究成为必然趋势。低压差分信号传输技术(Low Voltage Differential Signaling,简称LVDS)是实现高速度、低功耗数据传输的有效途径,该技术的出现为解决数据传输瓶颈问题提供了可能。
　　本文在对高速LVDS接口电路进行深入理论研究的基础上,设计了一种高速CMOS LVDS收发器。主要工作包括对LVDS系统结构的分析、LVDS收发器基本模块的电路设计仿真和物理实现。论文所设计的LVDS驱动器采用双电流源模式,并引入了共模反馈电路和预加重技术,保证了信号的完整性,提高了系统的稳定性。提出一种将轨到轨前置放大器、迟滞比较器、整形缓冲电路以及失效保护电路相结合的LVDS接收器结构,扩大了接收的共模范围,有效抑制了系统噪声。
　　论文基于SMIC0.18μm1P6M标准CMOS工艺设计LVDS收发器电路,并进行电路模拟仿真与版图实现,有效面积约为91×244μm2。通过在三种不同工艺角下的仿真结果表明:当驱动器电路工作在电源电压为1.8V,输入信号传输速率为2.5Gbps的条件下,驱动器输出共模电平均可以稳定在1.25V附近,且输出350mV左右的低摆幅信号。对比输入信号摆幅为200mV和350mV的情况下,接收器电路输出的信号上升下降沿陡峭,波形良好,证明整个LVDS收发器系统稳定可靠,性能优良,满足了设计指标。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 LVDS的发展及现状

1.3 本文的主要工作与结构

第二章 LVDS理论分析与整体设计

2.1 LVDS的工作原理与技术特点

2.2 集成电路设计与基于IP核的芯片设计

2.3 高速数据传输系统的设计分析

2.4 本章小结

第三章 LVDS驱动器设计与仿真

3.1 LVDS驱动器的实现和问题

3.2 双电流模驱动主体电路设计

3.3 共模反馈电路设计

3.4 基准电压源电路设计

3.5 预加重电路设计

3.6 缓冲电路设计

3.7 LVDS驱动器的仿真

3.8 本章小结

第四章 LVDS接收器设计与仿真

4.1 LVDS接收器原理与结构

4.2 LVDS接收器的总体设计

4.3 预接收器的电路设计

4.4 迟滞比较电路的设计

4.5 整形缓冲电路的设计

4.6 失效保护电路的设计

4.7 LVDS接收器的仿真

4.8 本章小结

第五章 版图的设计与实现

5.1 版图设计的规则

5.2 LVDS收发器的版图实现

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

研究成果