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《东南大学》 2006年
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2.5Gb/s CMOS 1:16分接器设计

夏昊天  
【摘要】: 光纤通信网络已经成为了当今信息社会的支柱、信息高速公路的骨干,过去二十多年来,光纤通信以及与之相关的技术和工艺取得了革命性的进步,美国同步光网络(SONET)和国际同步数字体系(SDH)标准的建立为光纤通信系统的大规模研制和应用开辟了前进的道路。当前大部分骨干光纤通信网络的传输速度已经达到2.5Gb/s,部分线路达到10Gb/s,速度更快的光纤通信网络也正在研究实验和不断发展之中。 光纤通信网络是由电子器件,光电器件和光纤组成,光纤的数据传输速率很高,理论上可以达到Tb/s (10~(12)b/s),决定传输速率的关键是光纤网中的光电器件和集成电路性能。 目前光纤的带宽和速率都非常高,而一路独立的数字信号源的速率则相对较低。通信系统中提高信号传输效率的一个重要技术就是把多路窄带宽或低速率的信号合并成一路高速率的信号进行传输。这个过程就称之为多路复接(Multiplexing)。在接收端再生后的数据流应该再还原成原来的几路低速信道,这个相反的过程称为分接(Demultiplexing)。实现分接功能的电路叫做分接器,是光纤收发机电路的重要组成部分。本文设计的1:16分接器实现了1路STM-16高速信号到16路STM-1低速信号的分接功能,可广泛应用于各种高速光纤通信网络。 本次设计选用树型分接器结构进行电路设计,以1:2分接器模块为基本单元,在高速数据和时钟端采用了可以实现很高工作速率的SCFL逻辑差分锁存器结构,而在低速数据和时钟电路中则采用了结构相对简单、功耗较小的半静态CMOS锁存器结构进行设计。这样既保证了电路的高速特性,又同时兼顾了芯片的面积和功耗等重要指标,从而达到课题的设计要求。 1:16分接器电路芯片利用TSMC 0.25μm CMOS混合信号工艺进行流片,经在芯片测试,在2.5V的电源电压下,电路能够实现1路2.5Gb/s高速数据到16路155Mb/s低速数据的分接功能,芯片功耗为280mW,芯片面积为1.59mm×1.52mm,最高工作速率达到2.8Gb/s。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN432

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