采用0.18µm CMOS設(shè)計(jì)用于2.5Gb/s收發(fā)器系統(tǒng)的16:1復(fù)用器電路

　　4:1復(fù)用器電路的Verilog實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下：

　　always @(posedge clk or posedge reset)

　　if(reset)

　　begin i = 2'b0; sda_p = 0; end

　　else begin

　　if(i==2'b0)

　　begin sda_p = data[0]; d1 = data[1]; d2 = data[2]; d3 = data[3]; end

　　else begin d2 = d3; d1 = d2; sda_p = d1; end

　　i = i+2'b1;

　　end

　　圖3 1*復(fù)用器實(shí)現(xiàn)時(shí)序圖

　　2.2.2 4:1復(fù)用器電路

　　4:1復(fù)用器采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)如圖2所示，它主要由三個(gè)2:1的高速?gòu)?fù)用器和一個(gè)主從D觸發(fā)器（MSDEF）構(gòu)成。2:1復(fù)用器由一個(gè)主從D觸發(fā)器（由兩個(gè)鎖存器級(jí)連構(gòu)成），一個(gè)主從主D觸發(fā)器（由三個(gè)鎖存器級(jí)連構(gòu)成）和一個(gè)2:1數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成。

　　本文所設(shè)計(jì)的鎖存器和2:1數(shù)據(jù)選擇器均采用CML(電流模式邏輯)邏輯實(shí)現(xiàn)，其基本結(jié)構(gòu)如圖4(a)所示，按其功能可分為下拉邏輯網(wǎng)絡(luò)、尾電流源和上拉電阻三個(gè)部分。它可以在電壓擺幅較小的情況下正常工作。由于尾電流源的存在，CML電路的功耗近似為恒定值P=vdd*I，其中vdd是電源電壓，I為直流尾電流。眾所周知，傳統(tǒng)CMOS電路的功耗為P=CL`*f*vdd2，其中f是電路的開(kāi)關(guān)頻率，CL`是輸出節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電容。因此，在高速率的條件下，CML電路的功耗比與其相似的CMOS電路的功耗要小得多。此外，降低CML電路的電壓擺幅，還可以減小整個(gè)電路的延時(shí)，從而提高電路的工作速度。

　　圖4 鎖存器及2:1數(shù)據(jù)選擇器電路圖

　　3仿真結(jié)果

　　該電路采用SMIC 0.18?m工藝模型，使用Virtuoso AMS Simulator 工具進(jìn)行了仿真。輸入信號(hào)為16位156.25Mb/s并行數(shù)據(jù)，如圖5(a)所示。仿真的corner包括：ff（fast model）、tt(typical model)、ss(slow model)。不同corner下的仿真輸出波形如圖5(b)-(d)所示。從仿真的結(jié)果可以看出，輸入數(shù)據(jù)為156.25Mb/s時(shí)，能較好的實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能，輸出數(shù)據(jù)速率為2.5Gb/s，整個(gè)電路的功耗約為6mW。　

　　4結(jié)論

　　隨著CMOS工藝的發(fā)展，采用CMOS工藝已經(jīng)可以設(shè)計(jì)出高性能、低功耗、成本低的高速電路。本次設(shè)計(jì)采用0.18?m CMOS工藝，采用CML電路設(shè)計(jì)技術(shù)和數(shù)模混合設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)出了2.5Gb/s 16:1復(fù)用器電路。該電路能夠在電源電壓為1.8V，工作溫度范圍為0－70。C時(shí)，工作速率可達(dá)到2.5Gb/s，功耗約為6mW。

　　本文作者創(chuàng)新觀點(diǎn)：本文將16:1復(fù)用器電路進(jìn)行了模塊化分解，采用數(shù)?；旌系脑O(shè)計(jì)技術(shù)分別用Verilog語(yǔ)言描述的方式和CML電路邏輯設(shè)計(jì)了1*復(fù)用器電路和4:1復(fù)用器電路，并采用混合信號(hào)仿真的驗(yàn)證方式對(duì)所設(shè)計(jì)的16:1復(fù)用器進(jìn)行了驗(yàn)證。用該種方法大大縮短設(shè)計(jì)和驗(yàn)證所需要的時(shí)間。