PWM pre-emphasis 회로를 이용한 20Gbps 16-QAM 인터페이스 송신회로 설계

국문 초록 (Abstract)

최근 고속 IoT 응용 프로그램 및 장치에는 데이터 통신을 위해 높은 대역폭이 필요하다. 고속 데이터 통신에서 칩 대 칩 또는 디바이스와 디바이스의 인터페이스 회로는 대역폭 병목 현상을 일으킬 수 있다. 따라서 고속 전송 회로는 IoT 애플리케이션의 핵심이 될 것이다. 전송 선로의 임피던스는 비교적 낮기 때문에 전송 선로의 전력 소모보다 인터페이스 회로의 전력 소모를 줄이는 것이 더 중요하다. 본 논문은 Push-pull current mode LVDS회로를 기반으로 전송 선로를 공유하는 새로운 인터페이스 회로를 제안한다. 두 개의 Transmitter가 3개의 전송 선로를 공유하여 전송 라인 당 비트 비율을 증가시킨다. 또한 제안한 인터페이스 회로는 입력 비트에 따라 CLK의 Duty cycle를 변조하는 PWM pre-emphasis회로를 사용하여 고주파에서 전송 선로의 Jitter를 효과적으로 줄인다. 결과적으로, 제안한 인터페이스 회로는 3개의 전송선로를 기준으로 최대 전송 속도 20Gbps에서 19mW의 전력을 소모한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the high-speed IoT applications and devices require high bandwidth for data communication. The interface circuits for a chip to chip or device to device can be a bandwidth bottleneck. Thus, the high-speed transmission circuit will be a key part of all IoT applications. The transmission line has a relatively low impedance. It is more important to reduce the power consumption of the interface circuits than power consumption in the transmission line. This thesis presents a new interface circuit sharing transmission lines based on the push-pull current mode LVDS circuit. Two transmitters share 3 transmission lines that increase bit-rate per transmission line. Also, the proposed interface circuit employs a PWM pre-emphasis circuit that modulates the duty cycle of CLK according to input bit-rate that is cascaded with data in a differential amplifier. It effectively reduces a jitter of transmission line at high-frequency. As a result, the proposed interface circuit consumes power about 19mW on three transmission lines at maximum speed 20Gps.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. High speed interface 3
• 2.1 Low-voltage differential signalling(LVDS) 3
• 2.2 Push-pull Current Mode LVDS driver 6
• 2.3 Quadrature Amplitude Modulation(QAM) 9
• 2.4 Pre-emphasis technique 13
• 2.5 Previous research 17
• Ⅲ. 제안하는 16-QAM 인터페이스 송신 회로 25
• 3.1 Sharing transmission line 27
• 3.2 4PAM LVDS Driver with 3 transmission line 29
• 3.3 PWM pre-emphasis circuit 32
• Ⅳ. Simulation Results 35
• Ⅴ. Conclusion 43
• References 44