超高速复接器集成电路研究

论文题目: 超高速复接器集成电路研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电路与系统

作者: 杨守军

导师: 王志功

关键词: 光通信,复接器,晶体管模型,二倍频,传输线,源极跟随逻辑,匹配

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前在国内,10Gb/s以上速率的光通信关键芯片复接器还没有人研究。本论文对10Gb/s以上速率的复接器从系统结构、器件模型、电路设计、电路仿真、芯片测试等方面进行研究和探讨。论文深入分析和比较不同复接系统结构,给出适合超高速应用的2:1和4:1复接器结构,首次提出倍频器提供时钟的多阶(或级)复接结构。以法国OMMIC公司的ED02AH工艺为例,阐述晶体管的直流特性、小信号模型以及大信号模型,说明应用晶体管模型时需要注意的问题。并且,还分析了适合超高速集成电路中应用的微带线、接地共面波导、耦合微带线等传输线的结构与特性。论文对2:1复接器和倍频器进行了深入研究,并应用法国OMMIC公司的砷化镓PHEMT ED02AH工艺和SCFL电路结构进行了芯片设计、实现和测试。二倍频提供高速时钟的2:1复接器芯片,其测试结果验证了该结构的可行性。在此基础上,论文中还分别实现了2:1复接器、倍频器两种芯片。测试结果表明,2:1复接器至少可以在24Gb/s速率上正常工作。改进异或门实现的倍频器,不仅在23GHz上得到较好的二倍频测试结果,还在十六倍频上得到结果。论文进一步应用砷化镓PHEMT D01PH工艺,结合射频、微波等领域中的匹配设计方法,设计出的2:1选择器在80Gb/s、90Gb/s、甚至100Gb/s速率上都能正常地工作。论文作了多项开创性工作,填补国内在10Gb/s以上速率复接器研究的空白。对于我国研究超高速集成电路和独立设计开发具有自主知识产权的下一代光传输关键芯片具有重要的学术价值。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 课题背景

1.2 课题来源

1.3 研究内容

参考文献

第二章复接结构

2.1 引言

2.2 串行结构

2.3 并行结构

2.4 树型结构

2.5 组合结构

2.6 超高速2:1 复接器

2.7 超高速4:1 复接器

2.8 小结

参考文献

第三章超高速集成电路中的晶体管模型

3.1 引言

3.2 超高速集成电路工艺

3.3 ED02AH 工艺

3.4 晶体管特性

3.4.1 直流特性

3.4.2 小信号模型

3.4.3 大信号模型

3.5 小结

参考文献

第四章超高速集成电路中的传输线

4.1 引言

4.2 ED02AH 工艺衬底

4.3 微带线（MS）

4.3.1 有效介电常数

4.3.2 特征阻抗

4.3.3 色散效应

4.3.4 损耗

4.3.5 工作频率范围

4.4 接地共面波导（CPWG）

4.5 耦合微带线（CPCL）

4.6 传输线的终端负载

4.6.1 微带线和接地共面波导终端负载

4.6.2 耦合微带线终端负载

4.7 小结

参考文献

第五章内部提供二倍频时钟的2:1 复接器

5.1 引言

5.2 系统结构

5.3 电路结构和设计

5.3.1 输入缓冲

5.3.2 锁存器和D 触发器

5.3.3 选择器

5.3.4 倍频电路

5.3.5 时钟驱动与输出接口电路

5.3.6 数据驱动与输出接口电路

5.4 版图

5.5 测试

5.6 小结

参考文献

第六章 2:1 复接器

6.1 引言

6.2 复接结构

6.3 电路结构

6.3.1 输入接口电路

6.3.2 锁存器和D 触发器

6.3.3 选择器

6.3.4 输出缓冲

6.3.5 输出接口电路

6.4 版图设计

6.5 测试

6.6 小结

参考文献

第七章二倍频器

7.1 引言

7.2 倍频原理

7.3 电路结构

7.3.1 输入接口

7.3.2 延迟放大器

7.3.3 改进的异或门

7.3.4 输出接口

7.4 版图设计

7.5 测试

7.6 小结

参考文献

第八章 80Gb/s 选择器

8.1 引言

8.2 80Gb/s 2:1 复接结构和选择器

8.3 输入匹配

8.4 选择器和输出匹配

8.5 版图和仿真结果

8.6 小结

参考文献

第九章结论

致谢

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发布时间: 2007-06-11

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