基于双二进制信号的高速串行通信接收电路设计

• 作 者: 张美生
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 双二进制信号 接收电路 均衡器 电平移位限幅放大器

随着大数据及5G通信时代的到来,人们对更高效、更安全的数据传输的需求不断增加。先进的半导体工艺及电路结构可大幅提高SerDes收发机的信号处理速率,而高速串行通信链路之间的有限带宽信道成为制约数据传输速率的瓶颈。因此,多电平信号技术相对于NRZ信号对带宽需求较小的优势被展现出来。其中,双二进制信号(duo-binary,DB)可以在不大幅恶化信噪比的条件下减小对带宽的需求,因此有着广泛的研究价值。本文采用ADS对基于NRZ,PAM4和DB信号的高速串行通信的特性进行建模,重点分析多电平信号传输的优越性。在此基础上,利用130nm SiGe BiCMOS工艺完成了基于双二进制信号的高速串行通信接收电路的设计,主要包括连续时间线性均衡(CTLE),电平移位限幅放大电路(level-shifting limiting amplifier,LSLA),及异或门解码电路等模块。CTLE电路采用发射极电容退化技术实现高频滤波特性来消除接收DB信号中的码间干扰。LSLA电路中用电平移位电路将均衡后的DB信号的上、下两个“眼睛”的中心电平分别移位至零电平处,并对其进行限幅放大,且用两级电平移位电路来避免限幅放大后的信号出现码元宽度失真问题。最后利用XOR的解码功能将信号解码为原来的NRZ信号。本文完成了接收电路的版图设计和后仿真,版图面积为(包括焊盘)0.716mm×0.489mm=0.350mm~2,在2.5V电源电压下的功耗为280mW。后仿真结果表明,本文设计的基于双二进制信号的高速串行接收电路能够将接收到20Gb/s的带有码间干扰的DB信号均衡至眼图水平张开度达0.7UI,并最终转换为眼图张开度达0.6UI的NRZ信号。