多速率SerDes发送模块芯片设计与验证.pdf

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1、论文题目多速率SerDes发送模块芯片设计与验证学科专业通信与信息系统学号201021010401作者姓名韦龙飞指导教师李广军教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文多速率SerDes发送模块芯片设计与验证（题名和副题名）韦龙飞（作者姓名）指导教师李广军教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2013-5-8论文答辩日期2013-5-16学位授予单位和日期电子科技大学2013年6月30日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类

2、号。万方数据电子科技大学硕士学位论文DESIGNANDVERIFICATIONOFAMULTI-RATESERDESTRANSMITTERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationEngineeringAuthor:WeiLongfeiAdvisor:LiGuangjunSchool:SchoolofCommunication&InformationEngi

3、neering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论

4、文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要SerDes(Serializer/Deserializer)接口电路作为电子领域最为常见的电路之一，在现代通信中起着关键的作用。随着信号处理复杂度的不断提高、通信技术的发展和对更高数据传输率的需要，高速接口电路的设计和发展有着前所未有的机遇。随着IC工艺的不断推进，特别

5、是进入到了纳米(nm)级以后，晶体管反应速度越来越快，也为高速接口芯片的发展提供了可能。然而，工艺的进步对技术的更新也有了新的要求，更低的工作电压，更高的速度，都给设计者带来了新的挑战。SerDes收发器电路的设计中有很多的难点，功耗、串扰、速度、波形失真等等都是常见的问题。在设计高速SerDes电路前要充分研究信号完整性与传输线路理论，SerDes收发器由于其高速的原因受传输线等非理想因素的影响较其他IC电路更大。采取合理的策略与技术在高速SerDes电路的设计中十分重要。本文设计了一个多速率的

6、SerDes发送模块，采用1.2V、3.3V双电源电压设计，该模块可以支持1Gbps、500Mbps、125Mbps的速率，并且能够满足IEEE1394B协议规定的发送信号电平标准。本次设计在充分考虑了高速信号完整性与传输线影响的前提下，采用了一种低压的混合型并串转换结构。仿真显示，该结构在1Gbps速率下，串化器功耗仅为4.4mW。通过时序分析，设计采用了逐级衍生的时钟树结构来避免时钟与数据间的时序问题。在偏置电路上，本次设计采用了低失配的MagicBattery电流镜结构。驱动电路方面，设计采

7、用带共模稳定电路的LVDS驱动器，并通过电流模式实现De-emphasis功能。在整个电路的实现中，在考虑速度、功耗的前提下，设计灵活运用传统CMOS逻辑与CML单元。仿真结果显示本次设计能够完成并串转换功能，在各个速率模式下能够得到较好的输出波形。在最快速率的1Gbps模式下，输出波形眼图的睁开的幅度有542mV，而抖动(jitter)只有11ps，优于IEEE1394B协议规定的电平标准。设计采2用SMIC0.13μm工艺，发送模块的面积为0.67*0.2mm，1Gbps速率下误码率低-5于1

8、0，动态功耗为93.5mW。关键词：SerDes，多速率，LVDS，CML，低失配偏置，低功耗串化器I万方数据ABSTRACTABSTRACTAsoneofthemostcommoncircuits,SerDesinterfacecircuitplaysacrucialroleinmoderncommunication.Today,thedesignanddevelopmentofhigh-speedinterfacecircuitsappearunprecedentedoppor