USB PD 3.0协议中发送端物理层的设计与实现

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1、分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031541745专业学位论文中文题目：USBPD3.0协议中发送端物理层的设计与实现DesignandImplementationthePHYofTX英文题目：forUSBPD3.0System论文作者：王玲玉指导教师：刘兴辉教授专业：集成电路工程完成时间：二○一八年五月USBPD3.0协议中发送端物理层的设计与实现王玲玉辽宁大学硕士专业学位论文USBPD3.0协议中发送端物理层的设计与实现DesignandImplementationthePHYofTXforUS

2、BPD3.0System作者：王玲玉指导教师：刘兴辉教授专业：集成电路工程专业方向：模拟集成电路设计答辩日期：2018年5月二〇一八年五月·中国沈阳辽宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的原件、复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权辽宁大学可以将本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和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理。保密（）

4、，在年后解密适用本授权书。（保密：请在括号内划“√”）授权人签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要摘要目前，锂电池单位体积的储存电量几乎已经达到极限，电池的电容量可发展空间不大，为了满足人们的充电需求，缩短充电时间，并且兼容市场上多样的快充技术，减少适配器带来的环境污染，USB-IF在USB3.1标准中定义了Type-C型接口协议和USBPowerDelivery协议，很好地解决了这些问题。USBPowerDelivery协议通过USB接口，最大可传输100W的功率。在Type-C接口中，当设备间的充电

5、电流大于3A时，USB数据线的插头需要嵌入E-Mark芯片，保证线缆有传输大电流的能力，保障充电安全，该芯片提供了线缆的电流传输能力、数据传输能力、厂家定义的ID等信息。本文设计了一款支持PD3.0的E-Mark芯片中的发送端（Transmitter,TX）部分，它的主要作用是传输BiphaseMarkCoding（BMC）信号，协议中对输出的信号的斜率及输出的高低电平的范围有严格的要求，并且对TX部分电路在奈奎斯特频率下的输出阻抗的范围作了限制。根据PD协议对物理层中TX发送端部分的设计指标要求，发现设计重点在

6、于：一、对输出波形斜率的控制，即对输出波形的上升下降时间的控制；二、需要把输入信号为0-5.5V的电压，转换成0-1.12V的输出电压；三、对于电路的输出阻抗的控制；四、在负载及输出电压不同的情况下，对输出端的PMOS及NMOS的流进流出电流要求不同。本文使用的是Vanguard150nm的工艺技术，完成了电路和版图的设计。设计时对输出信号电平的转换及驱动能力的要求分成两部分来实现，并在电路中间部分加入电容来调节输出信号的上升及下降时间。设计完成后对电路的各个工艺角进行了仿真，发现各项指标符合协议要求及设计预期，

7、并留有一定裕量。关键词：Type-C协议；PD协议；折叠共源共栅运放；classAB运放IAbstractABSTRACTAtpresent,thestoragecapacityofunitvolumelithiumbatteryhasalmostreachedthelimit,andthebatterycapacityhaslittleroomforfurtherdevelopment,inordertomeetpeople'schargingneeds,shortenthechargingtime,andbe

8、compatiblewithvariousfastchargingtechnologiesonthemarket,reducethenumberofadapters,alsotoprotecttheenvironment,USB-IFdefinestheType-CCable,ConnectorSpecificationandUSBPowerDeliverySpecifi