采用0.18micro;m CMOS設(shè)計用于2.5Gb/s收發(fā)器系統(tǒng)
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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 16:4復(fù)用器實(shí)現(xiàn)時序圖
2.2.2 4:1復(fù)用器電路
4:1復(fù)用器采用樹形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)如圖2所示，它主要由三個2:1的高速復(fù)用器和一個主從D觸發(fā)器（MSDEF）構(gòu)成。2:1復(fù)用器由一個主從D觸發(fā)器（由兩個鎖存器級連構(gòu)成），一個主從主D觸發(fā)器（由三個鎖存器級連構(gòu)成）和一個2:1數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成。
本文所設(shè)計的鎖存器和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，還可以減小整個電路的延時，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 0.18µm工藝模型，使用Virtuoso AMS Simulator 工具進(jìn)行了仿真。輸入信號為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，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，整個電路的功耗約為6mW。
圖5 不同corner下的仿真波形
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)計出高性能、低功耗、成本低的高速電路。本次設(shè)計采用0.18µm CMOS工藝，采用CML電路設(shè)計技術(shù)和數(shù)?；旌显O(shè)計技術(shù)，設(shè)計出了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，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)計技術(shù)分別用Verilog語言描述的方式和CML電路邏輯設(shè)計了16:4復(fù)用器電路和4:1復(fù)用器電路，并采用混合信號仿真的驗(yàn)證方式對所設(shè)計的16:1復(fù)用器進(jìn)行了驗(yàn)證。用該種方法大大縮短設(shè)計和驗(yàn)證所需要的時間。
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