基于65nm兼容Type-1/2型的MLVDS接收器的设计

摘要

随着信息社会的高速发展，互联网+和工业4.0的提出以及多媒体娱乐设备的快速更新换代，新的通信标准应具有更快的传输速度和总线交流的能力。MLVDS（Multipoint-Low-Voltage Differential Signaling）又称多点LVDS是LVDS的点对点结构向总线方向的延伸。它的低功耗，高速度和杰出的噪声抑制能力让其在现代社会得到了广泛的应用，发展迅速。
　　本文回顾了MLVDS的发展历史和国内外的研究现状。在深入理解其TIA/EIA-899标准后，明确了MLVDS接收器设计时需要注意的主要问题。围绕这些设计的主要问题，提出了新颖的设计思路，并把接收器电路分为三个主要模块:电压压缩保持电路，兼容转换电路和带模式选择的比较器电路。
　　电压压缩保持电路首先针对端电压的宽输入范围-1.4V-3.8V，利用电阻分压原理，使其输入端电压被压缩在电源电压的范围内。随后，把一端输出电压作为负反馈并使用参考电压为基准来保持这一端的输出电压在参考电压附近。最后，利用电流镜电路，获得对称性的电阻分压，使输出的差分电压和输入基本保持不变。这样的设计不仅简化了后续的兼容转换电路，而且也保证了比较器电路的输入始终保持在其输入共模范围ICMR(Input Common Mode Range)内。
　　在兼容转换电路的设计中，针对Type-1和2型阈值电压间的联系，本文提出了一个新颖的利用基本的电流镜和MOSFET饱和区电流模型的电平移位电路，并建立模型，从理论上分析了其最大误差。
　　带模式选择的比较器电路完成了Type-1和2型的模式选择，并放大差分信号和输出CMOS电平。
　　本文基于SMIC65nm1P9M库，使用Cadence软件在每个模块的设计中做了功能仿真。随后，在分析了本设计应该采用的版图绘制策略的基础上，基于SMIC65nm1P9M工艺完成了MLVDS接收器的版图设计。最后，利用Hercules和StarRC软件联合抽取了所绘版图的寄生参数，并利用HSpice软件对含有寄生参数的设计做了后仿真。
　　功能仿真和后仿真的结果表明了本MLVDS接收器的设计能达到宽输入范围-1.4V到3.8V，兼容Type-1和2型标准，500Mbps的最高传输速率和COMS电平输出的性能指标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 MLVDS概览以及TIA／EIA-899标准

1．3 国内外研究现状

1．4 本论文的研究内容

1．5 论文的组织结构

第二章 MLVDS接收器架构设计

2．1 接收器主要参数

2．2 电路设计需要注意的问题

2．2．1 输入电压范围

2．2．2 差分输入阈值和Type-1／Type-2型接收器

2．2．3 非使能态

2．3 设计思路

2．4 MLVDS接收器架构

2．5 本章小结

第三章 电路设计

3．1 电压压缩保持电路

3．1．1 电压压缩保持电路原理

3．1．2 电路误差分析

3．1．3 电路的小信号分析

3．1．4 电压压缩保持电路的仿真

3．2 兼容转换电路

3．2．1 兼容转换电路原理

3．2．2 兼容转换电路仿真

3．3 带模式选择的比较器电路

3．3．1 比较器性能设计分析

3．3．2 比较器电路原理

3．3．3 带模式选择功能的比较器电路

3．3．4 带模式选择比较器的电路仿真

3．4 使能态控制电路

3．5 本章小结

第四章 版图绘制和后仿

4．1 MLVDS接收器版图设计

4．2 后仿真

4．3 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录

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