12.5Gb/s SerDes系统接收端自适应均衡器设计

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随着对通信速度要求的不断提高,SerDes由于其成本低、抗干扰强、传输速率高等优点,逐渐成为高速接口主流技术。然而信道的非理想特性带来的码间干扰,限制了SerDes系统速率的提升,利用均衡技术来补偿信号失真成为必经步骤。因此,SerDes系统中均衡技术的研究具有重要的应用价值。本文针对12.5Gb/s SerDes系统接收端自适应均衡器的设计,从信道的频域损耗特性出发,针对其高频衰减特性,采用连续时间线性均衡器(CTLE)作为主体均衡电路,以补偿信道所带来的高频损耗,同时加入了负电容电路(NC)拓展带宽,提高增益。为了能让均衡器适应应用环境的变化,采用频谱能量检测的自适应方法,产生一个自适应控制电压,控制该均衡器能够自适应地随信道、环境、系统的变化而变化。均衡电路部分由三级CTLE级联构成,在目标频率处的高频补偿能力为17d B~20d B,其高频补偿原理基于放大器的源极退化特性,动态范围依赖于源极退化电容,该电容用MOS管构成,容值受控于自适应控制电压。自适应电路部分基于频谱均衡原理(SB)进行设计,通过检测信号高低频能量的差别,并将其作为控制信号反馈给均衡电路使用。为了减小不同温度下系统输出眼图的差异,本文设计了温度补偿电路,利用零温度系数电流与正温度系数电流产生一个负温度系数电压,该电压作为控制信号控制CTLE中另一组源极退化电容,纠正温度给系统所带来的偏差。本文基于TSMC CMOS 40nm工艺设计电路与版图,并进行了仿真验证,仿真时加入了17英寸Nelco4000-6背板信道模型,该信道在奈奎斯特带宽处(6.25Ghz)有18d B衰减。后仿结果显示,在典型工艺角下,-5℃,40℃,85℃三个温度下的眼图张开度均为0.76UI以上。
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