طراحی فرستنده ولتاژی برای واسط های سریال پرسرعت
چکیده
واسط های سریال پرسرعت امروزه به طور گسترده در وسایل همراه، سیستم های چندپردازنده روی چیپ مانند تلفن های همراه هوشمند و تبلت ها به کار می روند. دستیابی به نرخ داده بالا با حداقل توان مصرفی امروزه به عنوان یک چالش در این سیستم ها مطرح است. یک سیستم ارتباطی سریال از چهار جزء تشکیل شده است: 1- فرستنده 2- گیرنده 3- سیستم زمان بندی 4- کانال ارتباطی. تلفات وابسته به فرکانس کانال ارتباطی امروزه مهم ترین عامل در محدود شدن نرخ داده در واسط های سریال محسوب می شود. به منظور برقراری پایان دهی با امپدانس پایین با کانال ارتباطی و انجام یکسان سازی به منظور جبران تلفات وابسته به فرکانس کانال قسمت عمده ای از توان مصرفی یک واسط سریال در فرستنده مصرف می شود. در طراحی های توان پایین درایور خروجی به دلیل امپدانس کم کانال بیشترین جریان استاتیک را مصرف می کند. برای کاهش توان مصرفی امروزه درایورهای ولتاژی به طور گسترده استفاده می شوند. در این پایان نامه یک فرستنده ولتاژی برای نرخ داده gb/s 8 در فنّاوری nm 130 طراحی، جانمایی و شبیه سازی شده است. در این فرستنده از یک فیلتر 2 تپ با مقدار تأکید زدایی db 6 به منظور یکسان سازی استفاده شده است. برای کانال نوع b با طولی برابر inch 1 که تضعیف db 10 در فرکانس نایکوئیست دارد، بدون یکسان ساز ارتفاع نمودار چشم برابر mv 31 و عرض آن ps 47/6 است. درحالی که با اعمال یکسان سازی ارتفاع چشم به mv 77/5 و عرض آن به ps 85/7 بهبود می یابد. همچنین برای کانال نوع b با طول inch 12 در حالتی که یکسان ساز غیرفعال است نمودار چشم به طور کامل بسته شده است و بدون یکسان داده های دریافتی در گیرنده با نرخ خطای بیت زیادی همراه خواهند بود. با فعال شدن یکسان ساز، نمودار چشم بهبود قابل توجهی پیدا می کند. در این حالت ارتفاع نمودار چشم mv 2/50 و عرض آن برابر ps 6/76 است. در حالتی که یکسان ساز غیرفعال است بازدهی توان برابر pj/b 1/213می باشد. فعال شدن یکسان ساز به قیمت توان مصرفی بیشتر می باشد اما نمودار چشم بهبود قابل توجهی پیدا می کند. در این حالت بازدهی توان برابر pj/b 1/638 می باشد. همچنین در این فرستنده از تکنیک بایاس بدنه به منظور کاهش اندازه ترانزیستورهای درایور بهره گرفته شده است. پس از اعمال تکنیک بایاس جریانی بدنه به ترانزیستورها، مجموع اندازه ترانزیستورهای درایور 17/8% کاهش داشته است. داده اصلی و داده تأخیر یافته به همراه مکمل آن ها از طریق هشت به درایور خروجی متصل می شوند. ازآنجایی که این ترانزیستورها به طور مستقیم بار مدار پیش درایور می باشند، کاهش اندازه آن ها در مقایسه با بقیه ترانزیستورها اهمیت بیشتری دارد. اندازه این ترانزیستورها پس از اعمال تکنیک 21/7% کاهش یافته است. افزون بر این توان مصرفی اضافه شده به فرستنده برای اجرای این تکنیک بسیار ناچیز است.