高速LVDS接口电路关键技术研究

论文摘要

在被称为信息时代的今天,一方面数据传送量越来越大、传输速度越来越快,另一方面电子产品(特别是便携式产品)对低功耗设计提出了更高的要求。对既能进行高速数据传输又具有低功耗、低噪声、低成本等优良特性的传输技术进行研究和产品开发,具有重要的理论和工程应用价值。低压差分信号传输技术(简称LVDS:Low Voltage Differential Signaling)是实现高速、低功耗数据传输的有效途径。本课题首先围绕高速LVDS接口电路进行了深入系统的研究,然后基于标准0.13μm CMOS工艺完成了一款具有2.5Gbps传输速率的高速LVDS串行收发器的逻辑设计和版图设计,Hspice模拟结果表明:该收发器功能正确,达到了设计目标。本文的创新之处和解决的技术难点主要体现如下:1.优化了共模反馈电路模块,从而使LVDS发送器在高频下有稳定的输出共模电压。设计实现了一款纯CMOS基准电压源电路,该电路结构简单、占用面积小;2.提出了新的预加重电路,在高速传输时能降低码间干扰所造成的信号失真和增加信号的传输距离;3.提出了一种将限幅放大器、迟滞比较器、基准源、整形缓冲模块与失效保护模块相结合的新型LVDS接收器结构,该结构能降低接收器输出在不同情况下的差异性;4.设计了一种限幅放大器,它不仅抑制了共模电平的变化,还为迟滞比较器的输入提供摆幅和共模电压相同的差分信号,降低了误码率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的结构
• 第二章 LVDS 的理论分析与系统设计
• 2.1 LVDS 的工作原理及主要参数
• 2.1.1 LVDS 的结构及工作原理
• 2.1.2 典型的LVDS 接口及端接匹配
• 2.1.3 LVDS 的技术特点
• 2.2 LVDS 的系统设计分析
• 2.2.1 信号传输特性分析
• 2.2.2 信号的传输方式
• 2.2.3 LVDS 系统设计需考虑的因素
• 2.3 本章小结
• 第三章 LVDS 驱动器设计
• 3.1 LVDS 驱动器总体电路的设计简介
• 3.2 主体电路设计
• 3.2.1 双电流模驱动主体电路设计
• 3.2.2 电平转换电路设计
• 3.2.3 缓冲电路设计
• 3.3 驱动器辅助电路设计
• 3.3.1 共模反馈电路设计
• 3.3.2 基准源设计
• 3.3.3 预加重电路设计
• 3.4 发送器模拟结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 LVDS 接收器设计
• 4.1 LVDS 接收器总体电路的设计简介
• 4.2 限幅放大器电路设计
• 4.3 迟滞比较器电路的设计
• 4.4 整形缓冲模块设计
• 4.5 失效保护电路设计
• 4.6 接收器模拟结果
• 4.7 本章小结
• 第五章 版图的设计和实现
• 5.1 版图设计的规则和原则
• 5.2 实际版图的设计考虑
• 5.2.1 叉指晶体管
• 5.2.2 对称性与匹配
• 5.2.3 噪声的考虑
• 5.2.4 闩锁效应及天线效应
• 5.2.5 ESD 保护
• 5.3 系统的布局规划
• 5.4 LVDS 电路的版图实现及模拟结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 回顾和总结
• 6.2 高性能接口电路的展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果