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《片上谐振时钟阵列耦合特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、片上谐振时钟阵列耦合特性分析摘要：提出了一种基于层次化无缓冲谐振时钟网络的耦合时钟阵列结构，能够有效分布全局时钟，并实现局部时钟网络的频率及相位锁定.基于耦合振荡器理论，详细分析了耦合网络的电压幅值、频率锁定及耦合网络带宽特性，并通过SPICE模拟，对影响谐振时钟阵列耦合特性的关键因素进行了研究，包括时钟负载差异、能量补偿单元、以及耦合网络等.模拟结果表明，谐振时钟阵列具冇较宽的频率锁定范围，在耦合特性发生变化的情况下，全局时钟偏斜最大为21ps,小于时钟周期的2%.关键词：时钟分布网络；谐振时钟；耦合振
2、荡器阵列；注入锁定中图分类号：TP393文献标识码：AAnalysisonCouplingCharacteristicinOn-chipResonantClockArrayXUYi,LUHong-sheng,LIUJie,HANWen-yan(JiangnanInstituteofComputingTechnology,Wuxi,Jiangsu214083,China)Abstract:Thispaperproposedacoupledclockingarrayarchitecturebasedonhie
3、rarchicalbufferlessresonantclock,whichcandistributeglobalclocksignaleffectively,andimplementlockingoffrequencyandphaseamonglocalclocknetworks・Basedonthetheoryofcoupledoscillators,thevoltageamplitude,frequencylockingandnetworkbandwidthcharacteristicsofthec
4、ouplingnetworkwereanalyzed.BySPICEsimulation,thekeyfactorsinfluencingthecouplingcharacteristicsoftheresonantclockingarraywerestudied,includingclockloaddifferenee,energycompensatingcell,andcouplingnetwork.Simulationresultsshowthattheresonantclockingarrayha
5、sawidefrequencylockingrange,andinthecaseofcouplingcharacteristicschange,themaximumclockskewinglobalclockingnetworkis21ps,lessthan2%ofthewholeclockcycle.Keywords:clockdistributionnetworks；resonantclock；coupledoscillatorarray；injectionlocking片上无缓冲谐振时钟作为一种新兴
6、时钟分布技术，能够为整个系统提供高频、低偏斜和低抖动的时钟信号，并且通过谐振回路进行能量恢复，大幅度降低时钟系统的功耗[1-2].目前，该技术正受到工业界越来越广泛的关注，并逐渐走向实际应用[3]・为了实现谐振时钟网络的全局分布，耦合振荡器阵列结构常用于局部时钟网络的同步，该结构通过相邻振荡器之间的注入锁定，最终得到具有同频、低偏斜的时钟分布网络[4]・木文基于层次化的无缓冲谐振时钟网络[5],提出一种面向全局分布的耦合振荡器阵列结构，通过片上耦合网络，实现局部网络时钟频率和相位锁定•基于耦合振荡器理论，
7、深入分析了片上谐振时钟阵列电压幅值及相位的动态变化关系，并対影响时钟网络耦合特性的关键因素，如时钟负载差异、能量补偿单元大小、以及耦合网络寄生参数等进行了分析和比较.SPICE模拟结果表明，耦合谐振时钟阵列结构具有良好的锁定能力，在耦合特性发生变化的情况下，该结构仍然能够冇效锁泄谐振信号，为系统提供低偏斜、高鲁棒性的同步时钟.1基于层次化无缓冲谐振网络的耦合振荡器阵列本文的全局谐振时钟结构基本思想是将整个时钟网络划分为若干个局部时钟网络，局部时钟负载通过层次化的无缓冲网络LBRCDN进行驱动,具冇降低偏斜
8、、提高时钟信号鲁棒性的特点，而相邻网络之间则使用片上耦合网络连接，实现全局同步和相位锁定，如图1所示•耦合网络能够平衡各谐振网络Z间的相互作用，其特性决定了时钟系统的耦合强度及相位关系，对全局同步有着重要的影响.如果将振荡器驱动的局部时钟网络等效为负载导纳YLBRCDN,那么可以将整个谐振时钟网络看作是由k个振荡器通过耦合网络形成的阵列结构，振荡器是基于集总电感元件的LC谐振电路，每个振荡器的负载为其对应的YLBRCDN,如图
