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基于TSMC0.18μm1P6M CMOS逻辑工艺设计并实现了应用于USB2.0系统的时钟数据恢复电路。该时钟数据恢复电路输入串行数据信号数据率为480Mbps,锁定时间为18.9ns,输出恢复时钟频率480MHz,抖动约为1.041ps。完全满足USB2.0的要求。
本文研究了时钟数据恢复电路的结构和实现方法,并根据USB2.0系统要求,设计实现了低抖动,快速锁定的480MHz时钟数据恢复电路。本设计采用了自上而下的设计方法,首先根据系统指标的要求确定电路结构;接着用Matlab建立线性化模型并用Verilog-AMS进行行为级仿真和优化;然后根据系统仿真的结果,设计了具体的晶体管级电路,并进行了分析和优化;最后完成时钟数据恢复电路的版图设计,并通过了所有的物理验证和后仿真。本研究重点在于利用锁相环电路实现预先锁频的功能,利用电压控制延迟线实现时钟和数据相位的锁定,并通过微调的压控振荡器实现对发送端时钟频率的跟踪。通过预先锁频技术,极大的加快了时钟和数据锁定的速率,同时采用闭环结构,具有很好的相位噪声抑制作用,大大降低了时钟数据恢复电路的抖动。