10/100M以太网收发器模拟均衡器设计

论文摘要

快速以太网（如10BASE-T/100BASE-TX）采用价廉的五类非屏蔽双绞线作为传输介质,提供了快速高带宽的通信网络,是局域网（LAN）的极佳选择。但由于双绞线的非理想特性,信号在传输过程中会出现直流衰减、高频衰减和基带漂移等问题,造成严重的码间干扰（ISI）。因此在接收电路中必须采用合适的均衡技术来补偿信道响应,消除这些非理想因素带来的影响,恢复出被干扰的信号以达到10-10的误码率要求。另外均衡器的设计要针对不同的双绞线线长实现不同的均衡,这就是自适应均衡。本文分析了信号失真的的各种原因,推导了双绞线的传输模型,并介绍了均衡器的基本原理和常用的LMS自适应算法。具体CMOS电路设计中,设计基带漂移纠正器（BLW）以恢复在变压器处损失的低频能量;设计自动增益控制（AGC）以实现对双绞线直流衰减的补偿;设计高通滤波器（HPF）以实现对双绞线高频衰减的补偿;设计电流加法、电流电压转换器实现模拟加法器,与AGC和HPF一起构成整个接收电路的核心——模拟均衡器;设计一些辅助电路,如偏置、双端变单端和共模反馈等配合均衡器工作。此外,本文还设计了一个低温度系数、高电源抑制比的带隙电压源,为系统提供稳定的电流。上述电路采用中芯国际0.35μm 2P3M（2层多晶,3层金属）混合信号CMOS工艺,通过Cadence工具设计完成。

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第一章绪论

1.1 以太网技术的发展历史

1.1.1 以太网技术的起源

1.1.2 标准以太网技术

1.1.3 快速以太网技术

1.1.4 千兆以太网技术

1.1.5 万兆以太网技术

1.2 以太网的物理实现

1.3 国内外均衡器的现状

1.4 论文研究目的、意义及内容安排

第二章信道特性

2.1 概述

2.2 信号失真的影响因素

2.2.1 信道衰减

2.2.2 串扰

2.2.3 回波损耗

2.2.4 噪声

2.2.5 基带漂移

2.3 双绞线模型

2.3.1 电路模型

2.3.2 特性阻抗

2.3.3 传输函数

第三章均衡技术

3.1 概述

3.2 均衡原理

3.3 自适应均衡器

3.3.1 原理

3.3.2 LMS自适应算法

3.3.3 以太网技术中的自适应均衡

第四章均衡电路设计

4.1 接收电路总体结构

4.2 电路设计

4.2.1 自动增益控制

4.2.2 高通滤波器HPF

4.2.3 加法电路与电流电压转换器

4.2.4 BLW电路

4.2.5 辅助电路

4.3 仿真结果

第五章带隙基准源的设计

5.1 带隙基准源基本原理

5.1.1 负温度系数电压

5.1.2 正温度系数电压

5.1.3 带隙基准

5.2 带隙基准源电路

5.2.1 经典的带隙基准源结构

5.2.2 改进的带隙基准源结构

5.2.3 带隙基准源电路拓扑

5.3 仿真结果

第六章总结与展望

致谢

参考文献

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