Nagyfrekvenciás órajel elosztó hálózatokban alkalmazott CMOS ILO áramkörök fejlesztése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bognár György
Elektronikus Eszközök Tanszéke

A szinkronműködésű áramkörökben a különböző részegységek, cellák működésének időzítéséhez, egyes részegységek közötti adatátvitelhez, adatok feldolgozásához órajelre van szükség. Az egyre nagyobb bonyolultságú integrált áramkörök (VLSI, SoC, stb.) felületén óriási problémát jelent az órajel időben történő eljuttatása az áramkör különböző részegységeihez. Fontos kiemelni, hogy az órajel vezetékek futják be a leghosszabb utat a chip felületén, a legtöbb cellához csatlakoznak és a legmagasabb frekvencián működnek.

Elméletben a szinkron áramkörök minden egyes egymással kommunikáló része egyszerre kapja meg az órajel megfelelő élét. Azonban mint minden jelvezetéken, az órajel vezetéken is késleltetést szenved a jel. Ha a jelutakon az órajel különböző késleltetést szenved, akkor előfordulhat, hogy két ágban órajel csúszás alakul ki, ami akár a digitális szinkron áramkör funkcionális működési hibáját okozhatja.

Folyamatos kutatások zajlanak az ún. külső jellel befogott oszcillátorok (ILO – Injection Locked Oscillator) alkalmazására az órajel elosztó hálózatokban. Az elképzelések szerint a chipen előállított globális órajelet, egy órajel elosztó hálózat segítségével eljuttatja az ILO áramkörhöz, amely a kisebb blokkok saját órajelét állítja elő a globális órajelből. ILO áramkörök is hasonlóan működnek, mint az egyszerű VCO áramkörök, azonban képesek magukat szinkronizálni a globális órajelhez, valamint a globális órajel frekvenciájánál nagyobb (fglobal×N) vagy kisebb frekvenciájú (fglobal/N) lokális órajelet előállítani, megfelelő vezérlés mellett.

Dolgozatomban bemutatom a modern órajel elosztó hálózatok működését és felépítését, az órajel elcsúszás jelenségét, valamint egy – alacsony tápfeszültségre optimalizált órajel elosztó hálózatokban alkalmazható – ring oszcillátoros ILO áramkör kapcsolási rajzának és fizikai tervezésének, méretezésének lépéseit, szimulációs eredményeit. Munkámat a Cadence OPUS IC 6.1.4 nyílt integrált áramkör tervezőrendszerrel végeztem. Az áramkört az Austria Microsystem 0.35µm CMOS technológiára terveztem.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.