Título
A 8-10Gbps 4-PAM transmitter actively terminated with pre-emphasis design
Autor
JESUS ALONZO RODRIGUEZ ORTIZ
Colaborador
GUILLERMO ESPINOSA FLORES VERDAD (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
In the last decades an exponential growth in data communications has created the
need to design transmission and reception system of high performance, high speed
and low power consumption. This work is focused on the design on a 8-10Gbps 4
PAM transmitter actively terminated and a Pre-Emphasis circuit as well, in CMOS
technology of 0.18_m to drive a 12in FR4 transmission line.
In this work, 3 proposals of 4 PAM transmitter were made and compared, one
with a passive resistor and the others using NMOS transistors as termination devices.
In all the proposals, the main core circuit was changed from the conventional
transmitter to the use of 6 transistors and a current source in order to avoid mismatch
with any additional current source. In the latest proposal, a transistor set array was
introduced to compensate the variations of the resistance due to the output voltage
node; such resistance value has to be kept at 50 for the characteristic impedance of
the transmission line.
Also, the losses of a 12in FR4 transmission line including package models was
characterized, in order to obtain the ideal values of the amount of current and the
time of injection of such current for the Pre-Emphasis circuit, such circuit is based
on 6 transistors that will be ON depending on the data transition, by using this
additional circuit the Eye Diagram at the receiver can be improved at a low power
consumption.
Finally, the whole system was simulated using HSPICE Software, and the results
showed that the relation between power consumption and data rate was 1.22pJ/b at
10Gbps, which positions this work as one of the lowest power consume per transmitter
bit among the State of the Art.
El crecimiento exponencial de la comunicación de datos ha creado la necesidad
de diseñar sistemas de transmisión y recepción de alto rendimiento y bajo consumo
de potencia. Este trabajo está enfocado en el diseño de un transmisor 4-PAM de 8-
10Gbps con terminación activa y un circuito de Pre-Énfasis, en tecnología CMOS de
180nm para usarse junto con una línea de transmisión de FR4 de 12 pulgadas.
En este trabajo, 3 propuestas de transmisores 4-PAM fueron hechas y comparadas,
una de ellas con un resistor pasivo y las demás usando transistores NMOS como dispositivos
de terminación. En todas las propuestas, el núcleo principal del transmisor
4-PAM convencional fue cambiado para usar 6 transistores y una fuente de corriente
para evitar el des apareamiento con cualquier fuente de corriente adicional. En la _ultima
propuesta, una estructura de transistores usada como dispositivo de terminación
fue presentada para compensar las variaciones de su resistencia equivalente, dadas
por las variaciones del voltaje del nodo de salida, la cual tiene que mantenerse en 50
por la impedancia característica de la línea de transmisión.
También, se hizo una caracterización de las pérdidas debidas a una línea de transmisión de FR4 de 12 pulgadas en conjunto con el modelo del empaque para obtener
los valores idóneos de la corriente y el tiempo de inyección de dicha corriente para el
circuito de Pre-Énfasis, el cual está conformado por 6 transistores que dependiendo
de la transición de los datos estarían encendidos o no, con este circuito el Diagrama
de Ojo de los datos puede ser mejorado a bajo costo de potencia consumida.
Finalmente, el sistema completo fue simulado y los resultados mostraron que la
relación entre consumo de potencia y bit transmitido fue de 1.22pJ/b a 10Gbps,
lo cual posiciona este trabajo entre uno de los que menor potencia consume para
transmitir un bit entre el estado del arte.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
julio de 2016
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Inglés
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Rodríguez-Ortiz J.A.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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