2.5 Gb/s PS/PI型半速率时钟数据恢复电路设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种相位选择(PS)/相位插值(PI)型半速率时钟数据恢复电路。该电路主要由半速率Bang-Bang鉴相器、改进型PS/PI电路、数字滤波器和数字控制器等模块构成。改进型PS/PI电路通过两个相位选择器和两个相位插值器实现正交时钟的产生,相较于传统结构,减少了两个相位选择器,降低了复杂度和功耗。数字滤波器和数字控制器通过Verilog代码自动综合生成,降低了设计难度。Cadence仿真结果表明,输入2.5 Gb/s伪随机数据时,电路在1.8 μs时锁定,锁定后恢复出的时钟和数据峰峰值抖动分别为17.71 ps和17.89 ps,可以满足短距离I/O接口通信的需求。     

6.25 Gb/s快速锁定时钟数据恢复电路

基于65 nm CMOS工艺,设计了一种6.25 Gb/s时钟数据恢复电路(CDR)。该CDR采用基于相位插值的双环结构和带有快速锁定算法的2阶积分环路实现,支持半速、全速、倍速3种工作模式。其抖动传输带宽在2~7 MHz范围内可调,相位插值精度为2.8°,DNL为1.1°,INL为5.6°。在频差为1.0×10-3时,其锁定速度较传统CDR提高了1倍以上,可应用于满足PCI-E、RAPIDIO协议、短期爆发性传输数据的高速串行接口领域。     

一种5 Gb/s双信道并行时钟数据恢复电路

基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种双信道并行时钟数据恢复(CDR)电路,它由1个锁相环(PLL)型CDR和1个相位选择/相位插值(PS/PI)型CDR结合实现。与传统的并行CDR相比,该CDR电路不需要本地参考时钟。PLL型CDR中环形压控振荡器的延迟单元采用电感峰化技术,拓展了带宽,实现了较高的振荡频率;电荷泵采用自举基准和运放,改善了充放电电流匹配。PS/PI型CDR中Bang-Bang型鉴相器结构简单,具有较好的鉴相功能;PS/PI电路比传统结构少2个相位选择器。仿真结果表明,当输入并行数据速率为5 Gb/s时,恢复出的2组时钟与数据的峰峰抖动值分别为6.1 ps,8.1 ps和8.7 ps,11.2 ps。电路核心模块的功耗为172.4 mW,整体电路版图面积为(1.7×1.585) mm²。     

一种用于千兆以太网的时钟数据恢复电路设计与实现

采用标准0.13μm CMOS工艺,设计了一种基于相位插值器的1/4速率时钟数据恢复电路,并将其应用于千兆以太网的SerDes收发器。该电路主要由高速采样电路、相位检测电路、相位选择控制电路、相位插值控制电路、相位选择器以及相位插值器等组成。相较于传统的基于锁相环结构的时钟数据恢复电路,该电路降低了数据峰峰值抖动和电路设计的复杂度。仿真结果表明,时钟数据恢复电路锁定后,恢复的时钟和数据的峰峰值抖动分别为38 ps和87 ps,满足了IEEE 802.3z协议要求。     

10Gb/s突发模式时钟数据恢复电路设计

突发模式的时钟数据恢复是10G EPON系统的关键技术之一。本文介绍了一种基于XNOR/XOR门的振荡器,分析了其工作原理与性能,以此为基础设计了半速率突发时钟恢复电路。设计采用SMIC 0.13?m CMOS工艺进行了流片验证,芯片面积为675?m ? 625?m。测试结果表明,该电路可以即时的实现10Gbit/s的突发数据恢复,恢复出的时钟数据符合IEEE 802.3av标准,锁定时间小于5bit。     

时钟数据恢复电路中相位插值器的分析和设计

分析了应用于时钟恢复电路中的相位插值器.为相位插值器建立了数学模型并基于模型对相位插值器在数学域进行了详细的分析.分析结果表明相位插值器输出时钟的相位和幅度强烈地依赖于插值器输入时钟间的相位差,同时提出一种新的编码方法来补偿相位的非线性.考虑到实际电路中寄生效应,文章同样在电路域中对相位插值器进行了详细分析.通过建立电路模型得到RC时间常数和输入时钟间的相差的关系,得到了它对相位插值器线性的影响.在设计中通过在PI的输入增加可控RC的输入缓冲器来调整输入时钟沿的快慢,从而降低了这种影响.最后利用分析得到的结论,使用90nm CMOS工艺设计并制造了一个相位插值器.它的供电电压为1.2V,功耗为1mw,工作范围从1GHz到5GHz.测试结果表明,输出相位单调并具有良好的线性度,验证了分析的正确性.     

现代光通信中的CMOS时钟数据恢复

针对现代光通信和其他高速串行通信,设计了一个用于高速串行收发器中的CMOS数字bang-bang时钟数据恢复系统.采用的数字bang-bang时钟数据恢复的结构,具有简单、功耗低、性能稳定的优点.时钟数据恢复采用改进编码方式的相位插值器,输出具有恒定幅度和良好的线性相位特性.测试表明,功耗为35 mW. 输入信号眼图闭合0.5UI,信号差分峰-峰值150 mV条件下误码率小于10-12.     

应用于0.5～12.5Gb/s CMOS时钟数据恢复电路的相位插值器设计

文中采用28 nm CMOS工艺,设计了一款应用于半速率CDR电路中的相位插值器。该插值器采用锁相环提供的正交参考时钟,通过编码控制的DAC电流源调整电流权重控制输出相位,一个周期内可实现128次相位插值。为了提高接收器在多通道、多协议的性能,提出了输入时钟整形电路对斜率进行调节,提高了线性度。仿真结果表明,插值器在6.25 GHz工作频率下线性度良好,微分非线性（DNL）最大不超过1 LSB,积分非线性（INL）最大不超过2 LSB,实现了高线性度、宽频率范围的设计目标。     

一种环路带宽自适应调整的时钟数据恢复电路

针对SONTE OC-192、PCIE3.0、USB3.2等协议在串行时钟数据恢复时对抖动容限、环路稳定时间的要求,提出了一种环路带宽自适应调整、半速率相位插值的时钟数据恢复电路(CDR)。设计了自适应控制电路,能适时动态调整环路带宽,实现串行信号时钟恢复过程中环路的快速稳定,提高了时钟数据恢复电路抖动容限。增加了补偿型相位插值控制器,进一步降低了数据接收误码率。该CDR电路基于55 nm CMOS工艺设计,数据输入范围为8～11.5 Gbit/s。采用随机码PRBS31对CDR电路的仿真测试结果表明,稳定时间小于400 ns,输入抖动容限大于0.55UI@10 MHz,功耗小于23 mW。     

5Gb/s0.18μm CMOS半速率时钟与数据恢复电路设计

基于具体的系统需求,采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了一种半速率bang-bang型时钟与数据恢复(CDR)电路。该CDR电路主要由改进型半速率鉴相器、带粗控端的环形压控振荡器(VCO)以及信道选择器等模块构成。其中,改进型半速率鉴相器通过增加四个锁存器,不但能获得较好的鉴相性能,还能使分接输出的两路数据自动实现相位对齐。带粗控端的环形VCO能够解决高振荡频率范围需求与低调谐增益需求之间的矛盾。信道选择器则能解决信道交叉出错问题。仿真结果表明,电路工作正常,在1.8V电压下,电路功耗为140mW,恢复出的时钟和数据抖动峰峰值分别为3.7ps和5ps。     

一种数据时钟恢复电路的研究与设计

提出了一种支持双数据率的数据时钟恢复电路,对电路中的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等进行了详细的分析研究和设计.基于0.18μm CMOS工艺,在电源电压1.8V下对电路进行仿真.仿真结果显示,电路在2.7 Gb/s和1.62 Gb/s随机流下的抖动峰峰值分别为14 ps和12ps,功耗为80 mW.测试结果显示,时钟恢复电路在2.7 Gb/s和1.62 Gb/s随机流下的抖动峰峰值分别为38 ps和27 ps.     

一种适用于NRZ数据的时钟数据恢复电路

提出了一种基于传统电荷泵锁相环结构的时钟数据恢复电路.采用一种适用于NRZ数据的新型鉴频鉴相器电路,以克服传统鉴频鉴相器在恢复NRZ信号时出现错误脉冲的问题,从而准确地恢复出NRZ数据.同时,对其他电路也采用优化的结构,以提高时钟数据恢复电路的性能.设计的电路可在1.1 V超低电压下工作,适合RF ID等需要低电压、低功耗的系统使用.     

2.5Gb/s 0.18μm CMOS时钟数据恢复电路

采用TSMC公司标准的0.18μm CMOS工艺,设计并实现了一个全集成的2.5Gb/s时钟数据恢复电路.时钟恢复由一个锁相环实现.通过使用一个动态的鉴频鉴相器,优化了相位噪声性能.恢复出2.5GHz时钟信号的均方抖动为2.4ps,单边带相位噪声在10kHz频偏处为-111dBc/Hz.恢复出2.5Gb/s数据的均方抖动为3.3ps.芯片的功耗仅为120mW.     

2.5Gb/s 0.18μm CMOS时钟数据恢复电路

采用TSMC公司标准的0．18μm CMOS工艺，设计并实现了一个全集成的2．5Gb／s时钟数据恢复电路．时钟恢复由一个锁相环实现．通过使用一个动态的鉴频鉴相器，优化了相位噪声性能．恢复出2．5GHz时钟信号的均方抖动为2．4ps，单边带相位噪声在10kHz频偏处为-111dBc／Hz．恢复出2．5Gb／s数据的均方抖动为3．3ps．芯片的功耗仅为120mW．     

10 Gb/s Linear Full-Rate CMOS Phase Detector for Clock Data Recovery Circuit

An improved linear full-rate CMOS 10 Gb/s phase detector is proposed. The improved phase detector overcomes the difficulties in realizing the full-rate operation by adding an I/Q splitter for the input data. Such a topology enlarges the pulse width of output signals to ease the full clock rate operation and the problem of the half period skew in the whole clock data recovery system. The proposed topology is able to provide a good linearity over a wider operating range of input phase offset compared to that of existing designs. The phase detector using the Chartered 0.18 μ m CMOS process is capable of operating up to a 10 GHz clock rate and 10 Gb/s input data for a 1.8 V supply voltage with 31 mW power consumption.     

Design and Implementation of Open‐Loop Clock Recovery Circuit for 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s Dual‐Mode Operation

This paper proposes an open‐loop clock recovery circuit (CRC) using two high‐Q dielectric resonator (DR) filters for 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s dual‐mode operation. The DR filters are fabricated to obtain high Q‐values of approximately 950 at the 40 GHz band and to suppress spurious resonant modes up to 45 GHz. The CRC is implemented in a compact module by integrating the DR filters with other circuits in the CRC. The peak‐to‐peak and RMS jitter values of the clock signals recovered from 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s pseudo‐random binary sequence (PRBS) data with a word length of 2³¹?1 are less than 2.0 ps and 0.3 ps, respectively. The peak‐to‐peak amplitudes of the recovered clocks are quite stable and within the range of 2.5 V to 2.7 V, even when the input data signals vary from 150 mV to 500 mV. Error‐free operation of the 40 Gb/s‐class optical receiver with the dual‐mode CRC is confirmed at both 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s data rates.     

用于10 Mb/s和100 Mb/s以太网的时钟数据恢复电路

设计了一个用于10Mb／s和100Mb／s以太同的时钟数据恢复电路，采用双环路结构，增加了系统的稳定性。电路各组成部分的设计进一步增强了锁相环工作的稳定性。电路行为级仿真采用Mentor的ADMS，电路级设计采用Chartered 0．25um CMOS工艺。     

一种用于622 Mb/s光纤通讯的时钟恢复电路

提出了一种用于622Mb／s光纤通讯系统的时钟恢复电路。该电路采用改善的正交相关器结构，以改善传统的锁相环捕获范围窄、因环境噪声干扰而失锁的问题。同时，很好地解决了数据恢复电路中时钟和数据的校准问题。压控振荡器(VCO)采用全差分和延时插入技术，以抑制电源和衬底噪声，提高振荡频率范围。该电路采用2μm双板型工艺，在3．3V电压下工作，用Cadence软件进行模拟，捕获时间小于16μs，输出时钟抖动小于0．005UI。     

10Gb/s CMOS时钟和数据恢复电路的设计

介绍了利用0.18μmCMOS工艺实现了应用于光纤传输系统SDHSTM-64级别的时钟和数据恢复电路。采用了电荷泵锁相环(CPPLL)结构,CPPLL中的鉴相器能够鉴测相位产生超前滞后逻辑,采样数据具有1∶2分接的功能。振荡器采用全集成LC压控振荡器,鉴相器采用半速率的结构。对应于10Gb/s的PRBS数据(231-1),恢复出的5GHz时钟的相位噪声为-112dBc/Hz@1MHz,同时10Gb/s的PRBS数据分接出两路5Gb/s数据。芯片面积仅为1.00mm×0.8mm,电源电压1.8V时功耗为158mW。     

2.488 Gbit/s时钟数据恢复电路的设计

利用Cadence集成电路设计软件,基于SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺,设计了一款2.488 Gbit/s三阶电荷泵锁相环型时钟数据恢复(CDR)电路.该CDR电路采用双环路结构实现,为了增加整个环路的捕获范围及减少锁定时间,在锁相环(PLL)的基础上增加了一个带参考时钟的辅助锁频环,由锁定检测环路实时监控频率误差实现双环路的切换.整个电路由鉴相器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器组成.后仿真结果表明,系统电源电压为1.8V,在2.488 Gbit/s速率的非归零(NRZ)码输入数据下,恢复数据的抖动峰值为14.6 ps,锁定时间为1.5μs,功耗为60 mW,核心版图面积为566 μm×448μm.