طراحی و بهبود عملکرد مدار بازیابی کلاک و داده در گیرنده های ارتباط سریال با سرعت بالا

فرستنده-گیرنده های ارتباط سریال با سرعت بالا، به دلیل قیمت پایین و پهنای باند وسیعی که دارند به طور گسترده ای در مخابرات داده نوری و صفحه پشتی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این سیستم ها داده در فرستنده به صورت سریال در می آید و در گیرنده از این حالت خارج می شود. در گیرنده لازم است داده زمان بندی مجدد شود تا اثر جیتر که در طول خط انتقال در سیگنال دریافتی انباشته شده است حذف گردد. همچنین برای پردازش های بعدی، اطلاعات زمانی مثل کلاک، باید از روی شکل موج دریافتی استخراج شود. از یک مدار بازیابی کلاک و داده استفاده می شود. به عمل استخراج کلاک و دوباره زمان بندی کردن داده ها بازیابی داده و کلاک گفته می شود. امروزه برای کاربردهای مختلف انواع متفاوتی از مدارهای بازیابی کلاک و داده طراحی و پیاده سازی شده است. این مدارها با توجه به مشخصه های مورد انتظار سیستم مانند نرخ داده دریافتی، زمان قفل، محدوده قفل، میزان جیتر تولیدی یا انتقالی، مصرف توان و سطح اشغالی تراشه طراحی می شوند. به عنوان مثال می توان به مدارهای بازیابی کلاک و داده آنالوگ و یا دیجیتال بر اساس حلقه قفل فاز، مدارهای بازیابی کلاک و داده بر اساس حلقه قفل تاخیر و مدارهای بازیابی کلاک و داده حلقه باز اشاره کرد. همچنین در بعضی کاربردها نیاز به مدار بازیابی کلاک و داده با نرخ متغیر می باشد. در این پایان نامه یک مدار بازیابی کلاک و داده حلقه باز بر اساس قفل تزریقی پیشنهاد و طراحی شده است. از این مدار در بسیاری از گیرنده های لینک سریال که نیاز به قفل سریع دارند اما پهنای باند حلقه در آن ها چندان مهم نمی باشد، استفاده می گردد. در این مدار از یک نوسانگر کنترل شونده با ولتاژ که بر اساس قفل تزریقی کار می کند استفاده شده است که در واقع یک تقسیم کننده فرکانسی بر اساس قفل تزریقی نیز می باشد. نرخ داده ورودی به مدار 20 گیگا بیت در ثانیه و خروجی نوسانگر کنترل شونده با ولتاژ 10 گیگا هرتز می باشد، بنابراین نیاز است که از هر دو خروجی نوسانگر که با اختلاف فاز 180 درجه نسبت به هم هستند برای زمان بندی مجدد داده استفاده شود. به این منظور این دو خروجی به عنوان کلاک به دو فلیپ فلاپ برای زمان بندی مجدد داده اعمال می گردد. همچنین برای تنظیم تقریبی مدار پیشنهاد شده یک مدار حلقه قفل فاز طراحی و شبیه سازی شده است. در واقع این مدار برای نوسانگر کنترل شونده با ولتاژ در مدار اصلی یک ولتاژ کنترلی فراهم می کند و به این وسیله عمل تنظیم تقریبی را انجام می دهد. با استفاده از این روش محدوده قفل مدار پیشنهاد شده تا مقدار یک گیگا هرتز افزایش یافته است. از یک توان کل مصرفی مدار 77mw می باشد. مدار در تکنولوژی 0/18?m شبیه سازی شده است.