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USB2.0收发器接口芯片设计

熊军

  USB2.0(通用串行总线)是目前PC外设接口的标准,也正是因为USB接口出现,才诞生了诸如移动硬盘、闪存等一批新颖的外设。但是USB2.0接口技术在国内还是一片空白,只被包括Intel,Philips等少数国外大型半导体厂商占有。无论是从市场需求,还是促进我国芯片设计能力来说,开发具有我国完全自主知识产权的USB2.0接口芯片都是非常迫切的一个问题。本文收发器接口电路是USB2.0接口芯片中的最关键的高速模拟与混合信号电路,设计基于TSMC 0.25um CMOS混合信号工艺。本文第一章介绍了USB2.0的发展现状和收发器接口芯片系统;第二章介绍了该芯片的设计流程和风格;第三章介绍了该接口芯片的总体构架以及模块划分;第四章着重介绍双模发送器电路设计并给出了仿真验证波形;接下来第五章分析了过采样接收器的设计并对其中的DLL(Delay Locked Loop)模块设计进行了详细的分析;第六章介绍了本芯片内置的基准电压源的设计;最后对本文的设计一个总的回顾和总结,并展望下一代USB的发展方向。论文着重点在于双模发送器结构设计、数字化模拟技术实现高速DLL模块以及提出一种全新的混合信号中复杂数字模块的设计方法。双模发送器的设计,采用电压模式和电流模式实现了全速(12Mbp/s)和高速(480Mbp/s)模式的兼容,取代了传统的全速和高速发送器分开设计的模式,大大节省了芯片的面积。数字化模拟技术也就是利用数字算法将大部分电路设计放在数字一边,只留一小部分模拟电路。采用这样的设计,增加了DLL电路的稳定性,减小了时钟抖动,同时避免了模拟电路参数设计和工艺控制的难点。全新的混合信号中的复杂数字模块的设计方法,实现了设计真正的自动化。这种设计方法,不仅具有ASIC电路设计周期短的优点,而且获得了全定制电路性能优良的特点。本论文设计芯片已经在上海集成电路产业化基地参加MPW流片,芯片最终测试结果说明:本文电路结构精巧,参数指标符合USB2.0协议要求。……   
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