文档介绍：梗旦大学博士学位论文千兆以太网中低电压高速模数转换器设计研究嫌疑‘毫毒弁系:微电子学系指导教师:完成日期:微电子学与固体电子学任俊彦教授院专业:姓名:陈诚年勃宝支公布学校代码:学号:
摘要随着数字化时代的到来,人们对以太网的数据传输率要求不断提高。现有快速以太网的和荽渌俾室巡荒苈阈矶嘤τ玫囊G蟆R虼耍琲组织早在年就开始制订千兆以太网的相关传输标准,至年和年分别出台了基于光纤和喾瞧帘嗡ń氏叩那д滓蕴浔曜肌在基于喾瞧帘嗡ń氏咔д滓蕴D馇岸说缏分校枰K母—忍胤直率、采样速率的高速模数转换器呀邮盏降哪D庑藕抛;怀墒中号。而在便携式数字示波器中也能见到高速模数转换器的身影,其分辨率为忍亍采样速率在以上。同时,高速中等分辨率的模数转换器在液晶显示驱动、雷达、硬盘驱动电路等方面也有者广泛的应用。作为混合信号系统芯片设计中的一个瓶颈,高速模数转换器消耗大量的芯片面积、功耗和设计时间。在众多种模数转换器电路结构中,折叠内插结构具有高速、低功耗、面积小及易与数字工艺兼容等优点。在年代中期以前,折叠内插结构的模数转换器基本上都是用双极型工艺实现的。由于工艺的发展和设计技术的提高,现在用工艺实现的折叠内插模数转换器越来越多。随着集成电路朝的趋势发展,要求模数转换器在系统芯片中嵌入化。尽管折叠内插结构模数转换器相对而言具有面积小的特点,但已有的研究结果显示,大多数的面积仍然在笥或者更大,不利于模数转换器的嵌入式应用。基于上述研究背景,本论文对用于千兆以太网全集成忍胤直媛省可工作在;凰俾省⑿∶婊J;黄鹘辛松杓蒲芯俊V饕9ぷ魅缦拢杓屏艘桓龆来吹牟捎萌ň骞苁迪值恼鄣缏贰S氪车牟捎玫缱韪涸氐恼叠电路相比,该全新的折叠电路完全用晶体管代替了电阻负载。在共模输出电压方面,全晶体管实现的折叠电路具有更好的电源电压抑制能力,而且没有采用电阻负载,折叠电路的共模输出电压以及增益对工艺的偏差并不敏感。因此,后级电路不必要求有很宽的输入范围,可以运用较简单的电路结构及较小的晶体管尺寸。晶体管负载相对于电阻负载占用的芯片面积更小。这些都有助于减小整个模数转换器的功耗和占用的面积。捎梅植际讲裳3值缏贰S氲ザ赖牟裳3值缏废啾龋植际讲裳3值缏更适合于折叠、内插等结构的模数转换器,且对电容的线性度要求不高,可以用管栅电容实现,节省面积。另外,除了时钟电路变复杂外,后者在线性区域、动态性能、功耗等方面都优于单独的采样保持电路,且可以与预放大电路结合在一起,使得折叠内插模数转换器的结构更紧凑。千兆以太网中低电压高速模数转换器设计研究
⒘舜有形<渡杓频骄骞芗渡杓啤嫱忌杓埔约白詈蟮牡缏凡馐苑治鲆惶完整的设计流程。当模数转换器的电路结构以及时序选定以后,首先是结构设计,对模数转换器各模块建模,再做行为级仿真;然后做电路输入设计及电路网表提取:接着对提取的网表模拟仿真,仿真结果用治觯旱饶D馔ü螅霭嫱忌杓疲锢层设计规则检查嫱加氲缏返囊恢滦匝橹以及版图寄生参数提取患尤肓思纳问畔⒌耐恚僮龊蠓抡妫钡胶虾跻G笪V梗唤酉吕淳涂募统隽髌鹤詈螅杓萍庸并且搭建测试环境对封装好的芯捎.、⒌ゲ愣嗑А⑺牟憬鹗舯曜际諧ひ帐迪至艘桓比特分辨率、采样速率的高速模数转换器,具有面积小、功耗低等优点。电路采用全差分结构来提高模数转换器的抗噪声能力;采用失调平均技术提高模数转换器的静态性能;采用开环电路模式来提高工作速度;采用电压内插方式来进一步降低功耗。设计过程当中还兼顾考虑了采样速率的应用。电路通过了流片测试,测试结果表明:积分非线性误差臀⒎址窍咝晕蟛各小于和辉诓裳德饰笆淙胄藕牌德饰时,。:模数转换器、折叠、内插、电路建模、分布式采样保持电路、比较器、失调平均、温度计编码、格雷编码、千兆以太网中图分类号:以产生片进行测试分析。千兆以太网中低电压高速模数转换器设计研究摘要
吖幽畐猵膇——...—....—.&痶
.窤瓵產—畉.—,甤,摘要..瑃..猘瑃..瑃猘—甀甪,琾甃甌—【瓼.,籦—甿,琭甌甇蓖甇猯.—.。.
千兆以太网中低电压高速模数转换器设计研究摘要猘—琧畂瑃:
图汇总诟烧滓蕴辗⑿酒低持械挠τ贚驱动器芯片中的应用⋯⋯⋯谑质静ㄆ髦械挠τ谩谙嗾罄状锵低持械挠τ谩赑镣ǖ佬酒低持械挠τ模数转换示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯比较器及其传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯籄的传输特’陛曲线和道⋯⋯⋯⋯⋯“随输入信号幅度变化曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·热噪声对最大的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不同分辨率对应的最大孔径抖动要求⋯⋯⋯⋯⋯