光端机的复用器电源电路

用0.18um CMOS设计方案2.5Gb/s光端机的复用器电源电路
　 1 前言

　　近些年，伴随着传统式电信增值业务和互联网技术服务的飞速发展，他们对服务器带宽明确提出了越发高的规定，从而致使了快速串行通信的发生。现阶段我国有关2.5 Gb/s快速串行通信光端机CMOS集成ic及IP核科学研究开发设计尚处在发展环节。开发设计具备独立IP的性能卓越串行通信光端机集成ic及IP核，摆脱海外对高端路由器、交换机集成ic的垄断性，不但可以立即大幅度减少通讯、计算机设备成本费，造成明显的经济收益，还能产生较大的社会经济效益。文中所制定的复用器，运用在2.5Gb/s光端机系统软件中。

　　大家都知道在快速的传输数据系统软件中，光端机针对完成所有体系的作用起着非常重要的功效。而在光端机系统软件中，复用器是运行在较高效率的电源电路模块之一，因而复用器电路原理的优劣可以直接影响到整体体系的特性。

　　2 电源电路构造以及设计方案

　　2.1 16:1复用器总体设计

　　文中设计方案的16:1复用器是将传送数据挑选控制模块輸出的16位156.25Mb/s并行处理数据交换为2.5Gb/s串行通信数据信息輸出，该线路主要是由一个16:4复用器电源电路和一个选用树结构（包含3个2:1复用器）完成的4:1的复用器电源电路组成。在其中16:4复用器用数字电路设计完成，4:1复用器电源电路用数字集成电路完成。该电源电路接受从PLL送出去的2.5GHz、1.25GHz和625MHz差分信号数字时钟，为16:4复用器和2:1复用器电源电路给予所须要的数字时钟。16位并行处理键入数据信息历经16:4复用器后輸出4位并行处理数据信息送进4:1复用器,经4:1复用器后，数据信息转换成1比特犬总宽的串口数据流分析，推送次序最少位在前，即TXD_P[0]最开始发生在TXD_S上,TXD_P[15]最终传出。因为本线路是数学模型混和数据信号设计方案，模拟仿真时必须给数字电路设计和数字集成电路各自加鼓励，针对4:1复用器电源电路，键入选用相辅相成的波形电压源，峰峰值为0.4V。针对16:4复用器电源电路，根据用Verilog语言叙述的方法加鼓励。因为2个控制模块各自用数字电路设计和数字集成电路完成，因而在2个控制模块的接头处要开展脉冲信号的变换。Virtuoso AMS Simulator里将插口实体模型区划为A2D型和D2A型两大类。本设计方案是由数字电路设计送数据信号给数字集成电路，因而要使用D2A插口实体模型，该实体模型具体有4个主要参数:d2a_tf,d2a_tr,d2a_vh和d2a_vl。在其中d2a_tf和d2a_tr各自表明插口实体模型的輸出从当今值升高到d2a_vh所须要的时长和降低到d2a_vl所须要的時间；d2a_vh和d2a_vl各自表明相匹配数字电路设计中的逻辑性“1”和“0”而转化成的最后工作电压值。本制定的安装以下: d2a_tf=20ps, d2a_tr=20ps，d2a_vh=1.8V，d2a_vl=1.4V。

　　2.2 模块电路原理

　　2.2.1 16:4复用器电源电路

　　16:4复用器电源电路由4个4:1复用器控制模块和一个赋值语句控制模块组成，本电源电路均选用Verilog语言来叙述。4个4:1复用器的效果是将16路156.25M数据信息TXD_P[15:0]重复使用为4路625M数据信息，这儿让我们用移位寄存器完成4:1复用器。最先将16位并行处理数据信息，分成四个4位并行处理数据信息，随后将4位并行处理数据信息送进4:1复用器。因为后续的数字集成电路必须差分信号键入，因而本控制模块輸出均为相辅相成輸出。

　　4:1复用器电源电路的Verilog完成的重要编码以下：

　　2.2.2 4:1复用器电源电路

　　4:1复用器选用树结构完成，它主要是由三个2:1的快速复用器和一个主从关系D触发器（MSDEF）组成。2:1复用器由一个主从关系D触发器（由2个锁存级连组成），一个主从关系主D触发器（由三个锁存级连组成）和一个2:1数据选择器组成。

　　文中所制定的锁存和2:1数据选择器均选用CML(电流量方式逻辑性)逻辑性完成，按其作用可分成往下拉逻辑性互联网、尾电流源和上拉电阻三个一部分。它还可以在工作电压摆幅较小的情形下正常的工作中。因为尾电流源的存有，CML电源电路的功能损耗类似为稳定值P=vdd*I，其中vdd是电源电压，I为直流电尾电流量。大家都知道，传统式CMOS电源电路的功率为P=CL`*f*vdd2，在其中f是电源电路的电源开关頻率，CL`是輸出连接点的负荷电容器。因而，在高速传输的标准下，CML电源电路的能耗比与其说类似的CMOS电源电路的功能损耗要小得多。除此之外，减少CML电源电路的电流摆幅，还能够减少全部线路的延迟，进而提升线路的运行速率。

　　3模拟仿真結果

　　该电源电路选用SMIC 0.18μm加工工艺实体模型，应用Virtuoso AMS Simulator 专用工具开展了模拟仿真。键入讯号为16位156.25Mb/s并行处理数据信息，如图所示5(a)所显示。模拟仿真的corner包括：ff（fast model）、tt(typical model)、ss(slow model)。键入数据信息为156.25Mb/s时，能不错的完成重复使用作用，輸出数据速率为2.5Gb/s，全部线路的功率约为6mW。

　　4结果

　　伴随着CMOS加工工艺的发展趋势，选用CMOS加工工艺早已能够制定出性能卓越、功耗低、低成本的快速电源电路。此次设计方案选用0.18μm CMOS加工工艺，选用CML电路原理技术性和数学模型混和设计方案技术性，设计方案出了2.5Gb/s 16:1复用器电源电路。该电源电路可以在电源电压为1.8V，操作温度范畴为0－70。C时，工作中速度可做到2.5Gb/s，功能损耗约为6mW

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