cmos, analog , design-21
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8/10/2019 cmos, analog , design-21
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8/10/2019 cmos, analog , design-21
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A . F e e d f o r w a r d E q u a l i z e r
A G = = H ( C )
a
( o )
l
= R E
C E ( 1 -
)
T h e f r e q u e n cy r e s po n se o f
a
t r a n s m i s s i o n
l i n e o n b a c k p l a n e
AGD
o
H I
co
o
z
p
Boost
c a n
b e
a p p r o x i m a t e d b y :
T h e r e
i s
m o r e g r o u p - d e l a y v a r i a t i o n a t h i g h e r
b o o s t s e t t i n g s
(
ja
c o m p a r e d
t o l o w e r b o o s t
s e t t i n g s ,
r e s u l t i n g
i n
h i g h e r
d a t a
j i t t e r
H ( j w )
_
1 e x p W -
o
t d
-
_ _ _
-
J
t a n
( 1 )
a t
h i g h e r
b o o s t s .
A
c e r t a i n
a m o u n t
o f h i g h f r e q u e n c y b o o s t
i s
n e e d e d
t o
w h e r e
r e d u c e
t h e
p r e c u r s o r
I S I
i n o r d e r
t o p r e v e n t
e r r o r p r o p a g a t i o n
I =
l_
a n d t d = l e n g t h
L
i n
t h e
D F E ;
t h e
DFE c a n
o n l y
r e m o v e
p o s t - c u r s o r I S I . Too
WL 2 o
much b o o s t , h o w e v e r ,
i s
n o t d e s i r a b l e b e c a u s e
o f t h e
c r o s s -
t a l k a m p l i f i c a t i o n a n d h i g h e r
g r o u p
d e l a y v a r i a t i o n .
H e r e , W i s t h e
w i d t h , a n d
L
a n d C
a r e
t h e i n d u c t a n c e
a n d
T h e
i n p u t s
o f a l l
f o u r
s t a g e s
o f t h e FFE
a r e a c - c o u p l e d t o
c a p a c i t a n c e p e r u n i t
l e n g t h o f t h e t r a n s m i s s i o n l i n e ; t a n d
i s
t h e
m i n i m i z e
t h e d c
o f f s e t .
T h e b o o s t n e t w o r k s
h a v e a l o s s a t
l o w
l o s s t a n g e n t
o f t h e d i e l e c t r i c
a n d
c G i s
t h e
m e t a l
c o n d u c t i v i t y ;
t d f r e q u e n c i e s
t o a v o i d
s a t u r a t i o n a t h i g h e r
f r e q u e n c i e s . T h i s
l o s s
i s t h e l i n e d e l a y a n d e x p ( - j w t d )
i s
t h e i d e a l
t r a n s f e r f u n c t i o n o f h a s a n a d v e r s e e f f e c t
o n
t h e
n o i s e
f i g u r e ,
b u t i n
m o s t
p r a c t i c a l
t h e
c h a n n e l
w h e n t h e r e i s n o
m e t a l o r
d i e l e c t r i c l o s s e s c T
=
c o ; c a s e s ,
n o i s e i s
n o t
t h e
m a j o r
c o n t r i b u t o r
t o t h e t o t a l
j i t t e r .
t a n d = 0 ) .
A
I O O Q
r e s i s t o r
p r o v i d e s
d i f f e r e n t i a l t e r m i n a t i o n
a t t h e
T h e r e
i s a
h i g h f r e q u e n c y r o l l - o f f
i n
t h e
m a g n i t u d e
o f t h e
i n p u t
o f
t h e
f i r s t
s t a g e
( s e e
F i g . 4 ) .
L b o n d
i s
t h e
b o n d w i r e
c h a n n e l
f r e q u e n c y r e s p o n s e
a s
a r e s u l t
o f t h e m e t a l
a n d
i n d u c t a n c e a n d
C t o t
i s t h e
t o t a l
c a p a c i t a n c e
o f
t h e
s i n g l e - e n d e d
d i e l e c t r i c l o s s e s
( s e e F i g .
1 ) .
i n p u t .
T h e
t o t a l
i n p u t c a p a c i t a n c e
i n c l u d e s c o n t r i b u t i o n s
b y
A s
s h o w n
i n F i g .
3 ,
a
h i g h f r e q u e n cy b o o s t
n e t w o r k
u s i n g
t h e
i n p u t
t r a n s i s t o r , t h e
ESD
d i o d e s ,
a n d
t h e
b o n d i n g
p a d .
c a p a c i t i v e
b y p a s s i n g a c r o s s r e s i s t i v e
d e g e n e r a t i o n
i s
u s e d
t o
C t o t
c a n
b e
a d j u s t e d
so
t h a t :
c o m p e n s a t e t h e c h a n n e l ' s h i g h f r e q ue n c y
r o l l - o f f . A
f i r s t -
o r d e r
a p p r o x i m a t i o n
o f t h e b o o s t c i r c u i t s
t r a n s f e r
f u n c t i o n i s :
b o n d
=
50Q ( 5 )
s
+
p
S a t i s f y i n g t h e c o n d i t i o n i n
( 5 ) m i n i m i z e s t h e d i s c o n t i n u i t y
w h e r e a t
t h e
i n p u t
a n d
t h e r e f o r e
m i n i m i z e s
t h e
r e f l e c t i o n s
S I , )
1
+
g=RE
a c r o s s t h e f r e q u e n c y b a n d o f i n t e r e s t .
RE E
R E
C E
A
3 - b i t w o r d c o n t r o l s t h e v a l ue o f t h e d e g e n e r a t i o n
r e s i s t o r
V c c
a n d c a p a c i t o r ( R E a n d C E ) a n d ,
t h e r e f o r e ,
t h e l o c a t i o n s
o f
p o l e
a n d z e r o o f t h e
e q u a l i z e r .
T h e
h i g h f r e q ue n c y a s y m p t o t i c
g a i n
R L
R L
b o o s t
i s
a p p r o x i m a t e l y :
i3
Boost =1
g ( R E 3 Q
H ( W o L O )
Z
T h e FFE
c o n s i s t s
o f
f o u r c a s c a d e d s t a g e s
o f t h e b o o s t
0 -
Q ,
Q 2
I N p
2R
Nn
n e t w o r k .
T h e
p e a k
b o o s t o c c u r s
a t
5 - 7 G H z [ 3 ] .
T h e FFE 2 R E
O i T n O L T p
p r o v i d e s
3 - 1 8 d B
o f
h i g h
f r e q ue n c y b o o s t a t 5 G H z , f o r b i t s
s e t t i n g s
o f
0 0 0 t o 1 1 1 .
T h e
f r e q u e n c y r e s p o n s e r o l l s o f f
a t
C E / 2
h i g h e r
f r e q u e n c i e s
b e c a u s e o f e v e r - p r e s e n t a d d i t i o n a l
h i g h b
l b
f r e q u e n c y
p o l e s o f t h e c i r c u i t .
l
K
l b
By
c h a n g i n g
t h e l o c a t i o n s
o f
t h e p o l e s a n d z e r o s ,
i t
i s
l b .
p o s s i b l e
t o
m a t c h t h e
m a g n i t u d e
o f t h e e q u a l i z e r s
f r e q u e n c y
r e s p o n s e
t o
t h e i n v e r s e
o f
t h e
c h a n n e l r e s p o n s e w i t h
F i g .
3 .
H i g h f r e q u e n c y
b o o s t
c i r c u i t .
r e a s o n a b l e a c c u r a c y . H o w e v e r , t h e i r p h a s e s
w i l l
g e n e r a l l y n ot
m a t c h w e l l .
F E E
T h e
n o n - l i n e a r p h a s e
o f t h e
o v e r a l l
f r e q u e n c y r e sp on se o f
C b i g
L h b d
t h e
c h a n n e l
p l u s
t h a t
o f
t h e
FFE
r e s u l t s i n
a
n o n - u n i f o r m
=Q\H
f r e q u e n c y
b a n d
o f
i n t e r e s t
s p a n s
f r o m a p p r o x i m a t e l y
1 2 0 o f
D i n
L l
t
t h e
d a t a
r a t e
( a s s u m i n g
t h a t t h e
l o n g e s t
s t r i n g
o f c o n s e c u t i v e
o n e s
o r z e r os
i s
1 0
b i t s )
t o h a l f o f t h e
b a u d r a t e ( n o t
c o n s i d e r i n g
a n y
h a r m o n i c s ) .
. . . . . 3
T h e
g r o u p
d e l a y
v a r i a t i o n o f t h e b o o s t
c i r c u i t ,
a c r o s s t h i s
b a n d o f i n t e r e s t
c a n b e
a p p r o x i m a t e d b y :
F i g . 4 . I n p u t
i n t e r f a c e .
M P - 2 6 - 2 2 8 6
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4/4
11 = | w ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ i g h u
0.
;
e s r e h d e y i e t d i a g r a m s
a t
n o n - r e t i m e d
o u t p u t ,
2 0 F R 4 .
L e f t :
T h e D F E c a n c e l l a t i o n
d e c r e a s e s t h e t o t a l
p e a k - t o - p e a k j i t t e r
=
s
C l e _
D i s l a y o pe ti e s Abo r
Fi g 8 . . De
io.
a .
F i g .
9ERh s b e t h e r
m h n
0 - 2 o r t h
euaizd
h a n e .
e
F i g .
1 1 .e a s u r e dy e d i a g r a m s a t
10Gb/s.
Theretimed
o u t p u t ,
2 0 F R 4 .
c h a n n e l r
s0f coppxma
ry
trc1o0npRsacpan.Thsi
t h e n o n - r e t i m e d
o u t p u t
e y e d i a g r a m
w i t h
a n d w h
D . a
TeFFE b o o s t
o a n t r o l , i s m o a t
t h e
l o e t s a
e t t i o n g ,
w h i c
p r e o v i e s i n f a b r c a t e
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1 - n d r
0 . 2 5 p m
S ~ i G
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F i g . e i
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b c h p a n n e l .
T h i s
i s
A C . . N O W L E D . . . M E N T .
t h e r e t i m e d
o u t p u t ,
s o
t h e r e w i l l b e n o a n d .h e j i t t e r o n t h i s
o u t p u t i s
c o n t r i b u t e d
b y t h e c l o c k j i t t e r a n d
t h e
o u t p u t d r i v e r . T h e
a u t h o r s t h a n k N a t i o n a l S e m i c o n d u c t o r
L a b s
m e m b e r s ,
T h e d r i v e r j i t t e r
d u e
t o t h e
n o i s e
a n d
b a n d w i d t h l i m i t a t i o n s
O f J e r r y
S o c c i a n d Y o n g s e o n Ko h
f o r
t h e i r
h e l p
a n d
s u p p o r t .
t h e
c h i p / b o a r d
i n t e r f a c e
i s
a p p r o x i m a t e l y
i 0 p s .
REFERENCES
[ 1 ] R . P a y n e , e t a l . A 6 . 2 5 G b / s
B i n a r y
A d a p t i v e DF E w i t h
F i r s t
P o s t - C u r s o r
. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
W-A;
~~~~~of
T e c h n i c a l P a p e r s , p p .
6 8 - 6 9 , F e b .
2 0 0 5 .
T h e D F E c a n c e l l a t i o n d e c r e a s e s t h e t [ ] a A V r z g h a i , C . a a n , i t / . . . . .
.....4
R
e . . . r
A n . a . . . . . r
f r o m
t o 2 7 p s r e s u l t i n g n
=
[ h i . a e t
a
1
s reiv
w i D t h
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M o n i t o r i n
0 . 1
pm
CMOS, S y m p o s i u m o n V L S I C i r c u i t s D i g e s t
o f
F i g .
9 .
M e a s u r e d
e y e d i a g r a m s
a t
n o n - r e t i m e d
o u t p u t ,
1 0 F R 4 . L e f t :
T e c h n i c a l P a p e r s ,
p p .
2 0 2 - 2 0 5 , J u n e 2 0 0 4 .
w i t h o u t D F E ; R i g h t : w i t h
D F E .
M
P - 2 6 - 4 2 8 8
