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2.5GHz全速率时钟数据恢复电路的设计

作　者: 宋超俊
导　师: 来逢昌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 光纤通信时钟数据恢复(CDR) 锁相环(PLL) 互补金属氧化物半导体(CMOS) 抖动(Jitter)
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 114次
引　用: 2次
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内容摘要

过去二十年来,电话、传真、电视和数据等信号传递的爆炸性需求推动了光纤通信的迅速发展,光纤通信以及与之相关的技术和工艺取得了革命性的进步,美国同步光网络(SONET)和国际同步数字体系(SDH)标准的建立为光纤通信系统的大规模研制和应用开辟的前进的道路。现在,2.5Gbps高速光纤通信系统已经在世界范围内进入大规模建设阶段,更高速率的系统的研制和应用也在开展之中。时钟数据恢复电路(CDR)正是光纤通信以及很多其他高速串行数据通信系统中不可缺少的关键电路,也是系统向更高速率提升的主要瓶颈。同时,CDR电路还要满足一系列苛刻的国际复用标准。本文介绍了一种使用0.18μm CMOS工艺实现的,用于SDH系统STM-16(2.5Gbps)标准的时钟数据恢复电路。首先介绍了光纤通信系统的基本概念以及常见的时钟数据恢复电路的结构和基本原理,然后介绍了一个带鉴频器(FD)辅助频率捕获的双环路锁相环时钟数据恢复电路的设计与仿真。从仿真结果来看,本设计电路可以稳定工作在2.5Gbps的速率下,并符合ITU-T国际标准中对STM-16级别的相关要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-12
    1.1.1 光纤通信简介  8-10
    1.1.2 光纤通信系统的主要性能指标  10-12
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  12-13
  1.3 论文组织  13-15
第2章时钟数据恢复电路的系统结构与原理分析  15-47
  2.1 时钟数据恢复概述  15-19
    2.1.1 时钟数据恢复电路的功能  15
    2.1.2 NRZ 码简介  15-17
    2.1.3 CDR 的主要实现方式  17-19
  2.2 基于PLL 的时钟数据恢复电路  19-41
    2.2.1 基于PLL 的CDR 电路的分类  19-24
    2.2.2 用于随机信号的鉴相器  24-29
    2.2.3 用于随机信号的鉴频器  29-32
    2.2.4 环形压控振荡器（Voltage-Controlled Ring Oscillator）  32-37
    2.2.5 电荷泵（Charge Pump）  37-40
    2.2.6 环路滤波器（Loop Filter）  40-41
  2.3 CDR 环路的线性分析及参数设计  41-45
    2.3.1 CDR 环路的线性分析  41-45
    2.3.2 CDR 参数设计  45
  2.4 本章小结  45-47
第3章 2.5GHz 时钟数据恢复电路的设计  47-64
  3.1 本文采用的时钟数据恢复电路的总体结构  47
  3.2 Hogge 线性鉴相器的设计  47-53
    3.2.1 传统Hogge 鉴相器的非理想性  48-50
    3.2.2 改进的Hogge 鉴相器的电路实现  50-53
  3.3 鉴频器的设计  53-58
    3.3.1 对称的自动调相结构  53-55
    3.3.2 鉴频器各组成模块的电路实现  55-58
  3.4 电荷泵的设计  58-62
    3.4.1 传统电荷泵  58-59
    3.4.2 电荷泵的电路实现  59-62
  3.5 环形压控振荡器的设计  62-63
  3.6 本章小结  63-64
第4章时钟数据恢复电路的仿真  64-72
  4.1 D 锁存器的仿真与分析  64-65
  4.2 鉴相器的仿真与分析  65-66
  4.3 鉴频器的仿真与分析  66-67
  4.4 电荷泵的仿真与分析  67-69
  4.5 压控振荡器的仿真与分析  69-70
  4.6 系统仿真与分析  70-71
  4.7 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

2.5GHz全速率时钟数据恢复电路的设计

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