一种适用于汽车领域的10 Gb/s NRZ/PAM-4兼容收发器，采用8b/10b恢复技术

《IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems》：A 10-Gb/s NRZ/PAM-4 Compatible Transceiver Using 8b/10b Recovery for Automotive Applications

　　

摘要：

本文提出了一种收发器，可将10-Gb/s的8b/10b编码非归零（NRZ）数据转换为脉冲幅度调制-4（PAM-4）数据，用于长距离通信。为确保与传统的NRZ系统兼容，所设计的发射端（TX）整合了10-Gb/s的NRZ模拟前端（AFE）、时钟和数据恢复电路（CDR）、8b/10b恢复电路以及PAM-4发射模块。相应地，接收端（RX）芯片则包含带有5-Gbaud CDR的PAM-4接收模块以及10-Gb/s NRZ输出驱动器。该8b/10b恢复电路解决了NRZ转PAM-4过程中存在的直流平衡问题，从而提升了信号完整性，并简化了PAM-4接收模块中CDR的设计。具体而言，该恢复电路将信号差异特征调整到-2到+2的范围，同时将数据连续长度的标准差从2.08降低到1.70。此外，PAM-4接收模块的阈值校准功能还提升了接收数据的时域和电压裕度。该收发器采用65纳米CMOS工艺制造，工作电源电压为1.2伏，能够实现10-Gb/s NRZ数据与5.0-Gbaud PAM-4数据之间的相互转换。测试结果表明，所设计的8b/10b恢复电路可使恢复后的时钟的均方根时间抖动降低12%，同时还能成功恢复8b/10b训练码型。该发射端和接收端芯片的功耗分别为68毫瓦和67毫瓦，其有效区域分别为0.30平方毫米和0.34平方毫米。