文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
应用于超高速光纤通信系统中的CDR电路的研究与设计
姓名:赵丽爽
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:雷鑑铭
2011-01-17
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着通信数据量的不断增多,人们对通信系统的要求不断提高,具有高速率、
大容量和长距离传输等优点的光纤通信成为了现今高速传输网络的最主要的传输手
段之一。时钟数据恢复电路,承担着光纤通信传输系统时钟的恢复与数据的再定时
输出,制约着光纤传输系统的速度和传输质量,成为了现今科学家及工程师们研究
的重点与热点。
本文主要研究应用于超高速光纤通信系统中的时钟数据恢复电路,采用“自顶向
下”的设计流程。首先,研究了现有不同结构的时钟数据恢复电路,并对这些结构进
行了总结与对比,最终采用了模拟锁相环结构的时钟数据恢复电路;其次,深入研
究了时钟数据恢复电路的各个模块,基于非线性的 Alexander 鉴相器,LC 型振荡器,
二阶环路滤波器进行了系统级设计与仿真,并给出了恢复出的数据的眼图,验证了
系统的正确性;最后,设计单元电路并进行了仿真。本文的研究重点是时钟数据恢
复电路的电路设计,详细介绍了改进的 Alexander 鉴相器,LC 振荡器,输出接口电
路以及应用在超高速系统中的特殊结构电路等子电路的设计过程,最终给出了电路
的仿真结果并进行了分析。
在前面研究的基础上,在 SMIC 90nm Mixed Signal LowLeakage & RF
/ (1P2M~1P9M)工艺下,Matlab,Hspice 和 SpectreRF 对电路进行了设计
与仿真。仿真结果表明,传输数据采用长度为 27-1 的 10Gbps 传输速率的 NRZ 伪随
机数据情况下,单元电路均能达到系统设计的要求,系统能够实现锁定,并恢复出
10Gbps 的系统时钟,且具有较小的抖动为 9pspp,再定时输出了数据,仿真结果表明
本设计达到既定的要求。

关键词:时钟数据恢复电路锁相环光纤通信接收器
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the increasing amount munication data, the demand munication
systems is ever increasing. Optical munication has e one of the main
transmissions for today's high-work transmission means because of its
high-speed, large capacity and long distance. Clock and data recovery circuits are
responsible for munication systems to recovery clock and retime data, which
restricts the speed and transmission quality of optical fiber transmission. It has e as
research focus and hot spots for scientists and engineers at present.
This paper studies clock and data recovery circuits used in high-speed optical fiber
communication systems. We designed the circuits by means of “top-down” design
flow. First, the different structures of clock and data recovery circuits are summarized and
compared,ultimately clock and data recovery circuits choose analog PLL structure; Second,
after in-depth study of the various module of clock and data recovery circuits, we do
system-level design and simulation based on the nonlinear Alexander phase detec