一种全CMOS工艺吉比特以太网串并-并串转换电路

本文介绍了一种单片集成的吉比特以太网串并－并串转换电路。在芯片中，模拟锁相环产生1．25GHz高速时钟（当芯片用于光纤网络，时钟速率就为1．06GHz)，同时一个10到1多路选择器完成并行数据到串行的转换。在接收端，差分输入信号依次经过均衡电路、双端－单端转换电路转换成数字信号。同时，数据和时钟提取电路提取出时钟，并将数据重新同步。最后，串并转换电路完成串行－并行转换和字节同步。实验芯片采用0．35μmSPTM CMOS工艺，芯片面积为1．92mm^2，在最高输入输出数据波特率条件下的功耗为900mW。     

基于130 nm CMOS工艺的5 Gbit/s 10:1并串转换芯片

介绍了一种基于GSMC 130 nm CMOS工艺的高速率低功耗10:1并串转换芯片。在核心并串转换部分,该芯片使用了多相结构和树型结构相结合的方式,在输入半速率时钟的条件下,实现了10路500 Mbit/s并行数据到1路5 Gbit/s串行数据的转换。全芯片完整后仿真结果显示,在工作电压(1.2±10%)V、温度-55~100℃、全工艺角条件下,该芯片均可正确完成10:1并串转换逻辑功能,并输出清晰干净的5 Gbit/s眼图。在典型条件下,芯片整体功耗为25.2 mW,输出电压摆幅可达到260 mV。     

基于随路时钟恢复的多源数据光纤传输系统

针对数据互联网络中多源高速并行数据实时传输的问题,提出了一种基于随路时钟恢复的多源数据光纤传输系统,详细介绍了其工作原理和设计思想.系统将现场可编程逻辑门阵列(FPGA)内部高速收发器与专用数字锁相环相结合,给出了随路时钟恢复与数据流量控制的具体实现过程.相比于现有的各类高速并行数据传输解决方案,该系统具备可软件定义的数据接入能力,也能支持更加灵活的随路时钟动态范围.同时,通过设计精简合理的帧结构,推导数据位宽与随路时钟之间的约束关系,有效提高了系统传输带宽.测试结果表明,该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,时钟恢复精度可达100 fs,扩展了串并转换与并串转换技术的应用领域.     

砷化镓六位串并行驱动器芯片的研制

基于0.25μm砷化镓(GaAs)增强、耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(E/DPHEMT)工艺,设计并实现了一种串并行驱动器芯片,该芯片应用直接耦合场效应晶体管逻辑结构(DCFL),实现了移位寄存器、锁存器、输出缓冲等数字逻辑电路单片集成.芯片可输入六位串行或并行数据,输出六对互补电平以控制开关、衰减器等砷化镓微波单片集成电路(MMIC).测试结果表明,在5V工作电压下芯片的静态电流为7.6mA,并行输出高电平4.8V,低电平0.1V,传输延迟时间125 ns.驱动器芯片尺寸为2.5 mm×1.45 mm.该电路具有响应速度快、易与砷化镓MMIC集成等特点,可广泛应用于各类多功能电路、组件及模块中.     

接收器中并行数据与字节时钟同步的电路设计

在串并转换接收器中,并行数据在字节时钟的作用下并行输出.如何保证同一时刻输出的并行数据属于同一个字节,即并行数据与字节时钟的同步,是串并转换接受器中的一个关键问题.根据串并转换电路可以使用移位寄存结构,字节时钟可以在串行时钟的基础上使用计数器得到,而计数器又模可变的特点,设计了一种在数据的串并转换中进行并行数据与字节时钟同步的电路,经过理论分析与软件仿真,证明电路性能良好可行.     

一种适用于高速串行数据通信的发送器

介绍了一种采用深亚微米CMOS工艺实现的单片集成发送器的设计.该发送器适用于高速串行硬盘接口,主要由时钟发生器、并串转换电路和片内阻抗匹配的线驱动器三大模块组成.发送器采用0.18μm六层金属单层多晶N阱CMOS工艺实现,芯片面积1.3mm×0.78mm.测试结果表明时钟发生器可工作在1.5GHz的频率下,数据可以正常发送.发送器总体功耗为95mW,输出共模电平270mV,单端输出幅度270mV.     

基于FPGA的RFID晶圆并行测试系统设计

针对高频射频识别(RFID)晶圆在中测(CP)阶段单通道串行测试效率低下的问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多通道并行测试系统以提高测试效率.鉴于RFID晶圆上没有集成天线,提出了一种新的基于探针技术的射频耦合式的晶圆检测方法,模拟芯片实际工作.系统选用FPGA为微控制器,配以多路射频耦合通信电路,实现测试向量生成及快速信号处理.再结合上位机与探针台高速并行的通用接口总线(GPIB)通信接口,以实现晶圆级RFID芯片测试.经实际测试,该系统能够实现16通道并行测试,与单通道串行测试系统相比,效率提升了97％,可靠性好,稳定性高,可应用高密度RFID晶圆的中测.     

1.25 Gbps并串转换CMOS集成电路

分析了由超高速易重用单元构造的树型和串行组合结构 ,实现了在输入半速率时钟条件下 1 0路到1路吉比特率并串转换。通过理论推导着重讨论了器件延时和时钟畸变对并串转换的影响 ,指出了解决途径。芯片基于 0 .3 5μm CMOS工艺 ,采用全定制设计 ,芯片面积为 2 4.1 9mm2 。串行数据输出的最高工作速率达到 1 .62 Gbps,可满足不同吉比特率通信系统的要求。在 1 .2 5 Gbps标准速率 ,工作电压 3 .3 V,负载为 5 0 Ω的条件下 ,功耗为 1 74.84m W,输出电压峰 -峰值可达到 2 .42 V,占空比为 49% ,抖动为 3 5 ps rms。测试结果和模拟结果一致 ,表明所设计的电路结构在性能、速度、功耗和面积优化方面的先进性。文中设计的芯片具有广泛应用和产业化前景。     

一种适用于高速串行数据通信的发送器

介绍了一种采用深亚微米CMOS工艺实现的单片集成发送器的设计.该发送器适用于高速串行硬盘接口,主要由时钟发生器、并串转换电路和片内阻抗匹配的线驱动器三大模块组成.发送器采用0 .18μm六层金属单层多晶N阱CMOS工艺实现,芯片面积1.3mm×0 .78mm .测试结果表明时钟发生器可工作在1.5 GHz的频率下,数据可以正常发送.发送器总体功耗为95 m W,输出共模电平2 70 m V ,单端输出幅度2 70 m V.     

一种高速阵列型多路复接器设计

在光电传感器的传输接口电路中,为了实现高速实时传输,需要将大量的低速并行数据转换成一路高速串行数据。文中采用Charted 0.35μm CMOS工艺,设计了一款8×8×14bit转1路的复接器。通过分析三种复接结构的特点,确定了使用混合型并串转换电路来降低功耗和设计复杂度。低速单元采用并行结构和串行结构来降低时钟树的设计难度;高速部分采用树型结构来实现半速设计,降低功耗。具体电路包括锁存器、选择器、门控开关、分频器以及时钟缓冲器等等。芯片工作在3.3V电源电压下,最高工作速率可达1.25Gbps。     

一种多接口电平输出频率综合器设计

针对目前不同芯片和设备之间接口电平标准不一样的问题,设计了一种多接口电平输出频率综合器。通过锁相环芯片产生1.6 GHz^3.2 GHz频段的信号,利用并行转串行芯片将锁相环产生的信号降频到FPGA能处理的频段,FPGA进行相应分频输出目标频率,最后通过电平转换电路调节信号的共差模电压实现目标电平输出。选择LVPECL、LVDS和+7 dBm 3种典型电平进行测试,测试结果表明,系统输出频率稳定,误差达到0.025%,转换电平的电压值误差最大为3.268 mV,满足系统设计要求。     

A 300-MHz BiCMOS serial data transceiver

A BiCMOS circuit for serial data communication is presented. The chip has phase-locked loops for transmit frequency synthesis and receive clock recovery, serial-to-parallel and parallel-to-serial converters, and encode and decode functions. Since this is a mixed-analog/digital design, and the transmitter and receiver operate asynchronously, many techniques are used to decrease noise coupling. A 1.2 μm BiCMOS process allows operation at speeds of 300 MHz along with this high level of system integration, and the chip consumes less than 1 W from a single 5 V supply     

A CMOS high-speed data recovery circuit using the matched delaysampling technique

This paper presents a scheme and circuitry for demultiplexing and synchronizing high-speed serial data using the matched delay sampling technique. By simultaneously propagating data and clock signals through two different delay taps, the sampler achieves a very fine sampling resolution which is determined by the difference between the data and clock delays. This high resolution sampling capability of the matched delay sampler can be used in the oversampling data recovery circuit. A data recovery circuit using the matched delay sampling technique has been designed and fabricated in 1.2-μm CMOS technology. The chip has been tested at 417 Mb/s [2.4 ns nonreturn to zero (NRZ)] input data and demultiplexes serial input data into four 104 Mb/s (9.6 ns NRZ) output streams with 800 mW power consumption at 4 V power supply. While recovering data, the sampling clock running at 1/4 of the data frequency is phase-tracking with the input data based on information extracted from a digital phase control circuit     

基于65nm CMOS工艺的高速串并转换电路设计

本文介绍了一种适用于高速差分数据接收的CMOS串并转换电路,该电路主要由时钟电路、1：2数据分割电路和1：5分接器组成。采用65nm工艺,仿真结果表明,在数据传输速度为5Gb/s时功耗为12mW。     

BiCMOS circuit technology for a 704 MHz ATM switch LSI

This paper describes BiCMOS level-converter circuits and clock circuits that increase VLSI interface speed to 1 GHz, and their application to a 704 MHz ATM switch LSI. An LSI with a high speed interface requires a BiCMOS multiplexer/demultiplexer (MUX/DEMUX) on the chip to reduce internal operation speed. A MUX/DEMUX with minimum power dissipation and a minimum pattern area can be designed using the proposed converter circuits. The converter circuits, using weakly cross-coupled CMOS inverters and a voltage regulator circuit, can convert signal levels between LCML and positive CMOS at a speed of 500 MHz. Data synchronization in the high speed region is ensured by a new BiCMOS clock circuit consisting of a pure ECL path and retiming circuits. The clock circuit reduces the chip latency fluctuation of the clock signal and absorbs the delay difference between the ECL clock and data through the CMOS circuits. A rerouting-Banyan (RRB) ATM switch, employing both the proposed converter circuits and the clock circuits, has been fabricated with 0.5 μm BiCMOS technology. The LSI, composed of CMOS 15 K gate logic, 8 Kb RAM, I Kb FIFO and ECL 1.6 K gate logic, achieved an operation speed of 704-MHz with power dissipation of 7.2 W     

基于FPGA的高速通信系统研究

介绍了以FPGA为核心基于LVDS接口的高速通信系统。系统通过FPGA将并行输入的信号组成特定的串行帧格式,并用LVDS接口发送。电缆驱动器及接收均衡器芯片用于加强系统远距离数据传送的能力,以保证200m同轴电缆的数据传输。系统使用串行同步方式传输,接收端首先通过时钟恢复芯片从串行数据帧中提取同步时钟,然后接收串行数据帧并恢复原信号。系统灵活性强、稳定性高,单路传输逮度高达120Mb／s。     

Demonstration of RSFQ digitizer on a multichip module

A 1-b slice of a rapid single-flux quantum (RSFQ) digitizer with interchip communications on a multichip module (MCM) has been successfully designed, fabricated using 3-μm Nb technology, and tested. We placed a flash comparator followed by an enable switch and an MCM transmitter circuit on one side of the chip, and an MCM receiver circuit followed by a memory buffer on the other side. The 5 × 5 mm chip was flip-chip mounted on a 10 × 10 mm carrier chip by a solder bump technique. During circuit operation, the comparator output signal and the clock signal left the chip, moved to the carrier chip, and returned back to the chip into the memory buffer. We operated the circuit with a beat frequency technique where the data input frequency was slightly off from the clock frequency by the beat frequency of 10 kHz. The circuit operated correctly up to 10 GHz. The critical circuit operation margin was observed to be the bias current to the SQUID in the MCM receiver circuit and was about ±6% at 10 GHz     

一种应用于阵列TDC的低抖动锁相环设计

传统的PLL（Phase Locked Loop）电路受限于环路参数的选定,其相位噪声与抖动特性已经难以满足大阵列、高精度TDC（Time-to-Digital Converter）的应用需求.本文致力于PLL环路带宽的优化选取,采取TSMC 0.35μm CMOS工艺实现了一款应用于TDC的具有低抖动、低噪声特性的锁相环（Phase Locked Loop,PLL）电路,芯片面积约为0.745mm×0.368mm.实际测试结果表明,在外部信号源输入15.625MHz时钟信号的条件下,PLL输出频率可锁定在250.0007MHz,频率偏差为0.7kHz,输出时钟占空比为51.59%,相位噪声为114.66dBc/Hz@1MHz,均方根抖动为4.3ps,峰峰值抖动为32.2ps.锁相环的相位噪声显著降低,输出时钟的抖动特性明显优化,可满足高精度阵列TDC的应用需要.     

2.5Gb/s Ga As MESFET定时判决电路

设计了 2 .5 Gb/ s光纤通信用耗尽型 Ga As MESFET定时判决电路 .通过 SPICE模拟表明恢复的时钟频率达2 .5 GHz,判决电路传输速率达 2 .5 Gb/ s.实验证明经时钟信号抽样后判决电路可产生正确的数字信号 ,传输速率达 2 .5 Gb/ s