1 工作简介
—— 一种集成抖动补偿数据时钟恢复功能的PAM-4接收机
香港科技大学俞捷教授团队 提出了一种具有抖动补偿时钟和数据恢复（JCCDR）功能的 PAM-4 接收器，适用于高速重定时器应用。JCCDR可以减小从输入信号到已恢复数据及时钟的抖动穿通（JTRAN），同时并不牺牲抖动容限（JTOL）带宽。本工作通过理论分析证明了所提出方法的有效性。接收机采用40 nm CMOS设计，可在30- 60 Gb/s的PAM-4 输入速率下实现无差错运 行（BER<1E-12）。 JCCDR提供超低的JTRAN（- 8 dB）， 同时保持40 MHz的JTOL带宽和0.2 UIPP抖动容限幅度。从DC到4 MHz可支持高达60%的抖动补偿比。 对于延迟锁定环（DLL）架构的时钟数据恢复（CDR）系统，CDR带宽内输入抖动的幅度和相位信息会反映在环路滤波器（VLF）的电压信号上。在VLF 信号控制下，DLL 中的压控延迟线（VCDL）将输入抖动传输到恢复时钟（CLKREC ）上 。本工作通过构建与 VLF 具有相同幅度和相反相位（同幅反相）的反相环路滤波器电压（VLFINV ），调制互补 VCDL（C-VCDL）在时域上产生幅度相同但相位相反的抖动。进而通过将 DLL 与 C-VCDL 级联，使得穿通抖动和反向抖动相互抵消，从而显著降低输出信号的JTRAN。 基于上述原理，本工作提出了一种具有抖动补偿的CDR（JCCDR）的源同步PAM-4接收机，以实现JTRAN和JTOL带宽的解耦。接收机采用四分之一速率设计，利用一阶 DLL 来支持40-MHz JTOL 带宽。一个二阶宽带 PLL借助 DLL 输出作为参考时钟来生成多相时钟以支持 1/4 速率操作。抖动补偿电路使用模数转换器检测环路滤波器VLF 信号并生成反相环路滤波器电压 VLFINV 。VLFINV 信号调制一组互补压控延迟线C-VCDL，以衰减恢复的时钟和数据信号上的 JTRAN。 所提出的 JTRAN 衰减方案覆盖了广泛的抖动频率，包括此前工作未能解决的低频抖动部分。因此，恢复的时钟和数据的抖动明显低于输入信号，从而使后续的电气或光学驱动器能够重建高质量的 PAM-4 输出信号。
图1. 一种集成抖动补偿数据时钟恢复功能的60-Gbps 1.2-pJ/bit PAM-4接收机。
本工作以“A 60-Gb/s 1.2-pJ/bit 1/4-Rate PAM-4 Receiver With a Jitter Compensation CDR”为题发表于IEEE Journal of Solid-State Circuits，通讯作者为俞捷教授，工作受到广东省科技厅重点领域研发计划2019B010116002、香港卓越学科领域计划AoE/E-601/22-R、国家自然科学基金62174153及62222409资助。
通讯作者
俞捷 ，香港科技大学（HKUST）电子与计算机工程系教授，IEEE Fellow，Optica Fellow。 俞捷博士于1992 年获得美国德克萨斯大学奥斯汀分校电子和计算机工程系最高荣誉学士学位， 此后分别于1994年和1998年在美国斯坦福大学获得电气工程学硕士学位和博士学位。 2010年，俞捷博士晋升为美国加州大学圣塔芭芭拉分校正教授。 2016年，他从香港科技大学进行学术休假，到中国北京清华大学微电子研究所，担任研究员及客座讲席教授。 自2011年起，他担任香港科技大学（HKUST）电子与计算机工程系教授，现任该系集成电路设计研究中心（ICDC）、光无线技术实验室（OWL）主任和高通联合创新研究实验室主任。 俞捷博士撰写了 250 多篇同行评审文章、25 项授权专利和两本书的章节。 研究方向包括光无线物理层电路与系统、高速有线通信片上系统（SoC）、毫米波通信、传感电路等。 俞捷博士于2016年获中国工程院（CAE）第十一届光华工程科技青年奖。他和学生于2003年获得IEEE国际固态电路会议（ISSCC）最佳学生论文奖、IEEE国际 2016年无线研讨会（IWS）最佳学生论文奖，2017年IEEE电路与系统学会杰出青年作者奖。他曾在国际固态电路会议（ISSCC）、IEEE Symposium on VLSI 电路（VLSI-Circuits）、 IEEE 射频集成电路研讨会（RFIC）、IEEE 欧洲固态电路会议（ESSCIRC）、IEEE IWS 和 IEEE 亚洲固态电路会议（A-SSCC）担任技术委员会。他曾经担任the Proceedings of the IEEE、 IEEE Electron Device Letters 和IEEE Solid-State Circuits Magazine 的编辑，以及IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 的客座编辑。从2024年起，他将担任IEEE Access 的编辑。
第一作者
王力 ，香港科技大学电子与计算机工程系博士后，IEEE Member。 2016年获得华中科技大学微电子学学士学位，2021年获得香港科技大学电子与计算机工程博士学位。他目前的研究方向包括高速有线收发器、毫米波收发器和频率合成器的集成电路设计。
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