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高速LVDSI/O接口电路的全定制设计与实现

作　者: 雷建武
导　师: 邢座程
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: LVDS 驱动器接收器带隙基准源滞回比较器失效保护
分类号: TN492
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 414次
引　用: 6次
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内容摘要

随着半导体和计算机技术的发展,集成电路芯片上时钟频率提高得很快,对大量数据的高速传输提出了越来越高的要求,接口电路已经成为集成电路快速发展的瓶颈之一。低压差分信号LVDS(Low Voltage Differential Signal)是一种用于高速信号传输的国际通用接口标准。国外的LVDS核心技术设计一直处于保密状态,而国内又缺乏自主知识产权的LVDS接口芯片。因此,自行研制LVDS接口电路具有一定的开拓性和创新性,具有广阔的市场前景。本文对其驱动器和接收器进行了深入的研究。在驱动器电路设计中提出了共模反馈来保证差模输出电平符合LVDS标准;偏置电路部分采用了一种CMOS工艺的带隙基准电压源电路,具有较高的稳定性。接收器部分的电路设计中,采用了前置放大器电路和主比较器两级放大电路,电路可靠性设计部分采用了一种简单适用的片内静态失效保护电路。其后本文对LVDS驱动器版图设计部分进行了深入的讨论。结合具体电路从匹配、电阻、噪声、闩锁效应等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驱动器和接收器的版图。进行了Hspice的仿真,结果显示本文所设计的LVDS驱动器和接收器速度可以达到800MHz,各项性能指标均符合标准要求,具有较高的性能。LVDS驱动器和接收器模块的设计为进一步对高速数字信号传输的研究奠定了基础,也为高频CMOS集成电路的研究进行了可贵的探索。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-15
  1.1 课题研究背景  12
  1.2 国内外相关研究  12-13
  1.3 本文的主要工作  13-14
  1.4 本文的结构  14-15
第二章 LVDS的相关理论及总体设计介绍  15-24
  2.1 低压差分信号传输系统(LVDS)的应用与特性  15-16
  2.2 LVDS基本原理介绍  16-18
  2.3 LVDS高速I/O接口系统设计概述  18-23
    2.3.1 信号的传输方式  19-20
    2.3.2 高速I/O接口电路信号完整性分析  20-23
  2.4 小结  23-24
第三章 LVDS驱动器的研究及设计  24-41
  3.1 LVDS驱动器总体电路的设计简介  24-26
  3.2 主体电路设计  26-29
    3.2.1 电平转换电路设计  26
    3.2.2 预放大器电路设计  26-28
    3.2.3 电流模驱动电路设计  28-29
  3.3 驱动器辅助电路的设计  29-39
    3.3.1 简单稳定电流源的设计  29-31
    3.3.2 高精度稳定基准电压源的设计  31-37
    3.3.3 参考电流源的设计  37-38
    3.3.4 预加重电路的设计  38-39
  3.4 驱动器模拟仿真结果  39-40
  3.5 小结  40-41
第四章 LVDS接收器设计  41-54
  4.1 接收器总体设计与基本结构  41-42
  4.2 前置放大器设计  42-45
  4.3 主比较器电路设计  45-48
  4.4 失效保护电路设计  48-52
    4.4.1 失效保护的必要性  48-49
    4.4.2 失效保护的基本思路  49-52
  4.5 接收器模拟结果  52-53
  4.6 小结  53-54
第五章版图设计  54-62
  5.1 制造工艺  54-55
  5.2 版图设计考虑  55-59
    5.2.1 分裂大尺寸器件  55
    5.2.2 噪声考虑  55-56
    5.2.3 匹配问题  56-57
    5.2.4 闩锁问题  57-58
    5.2.5 ESD保护问题  58-59
  5.3 LVDS I/O接口电路的版图设计  59-61
  5.4 小结  61-62
第六章结束语  62-64
  6.1 回顾与总结  62-63
  6.2 LVDS接口电路的未来展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
作者在学期间取得的学术成果  67

高速LVDSI/O接口电路的全定制设计与实现

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