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科普 | 5G-A射频“黑科技”— 环形振荡器

发布于2024-05-10

5G-A（5G-Advanced/5.5G）作为承接5G筑基6G发展的关键阶段，需要具备高性能时钟恢复的射频前端振荡器支撑其实现更高速率、更大连接、更低时延。为此，赛思设计出一种应用于片上时钟的5G-A射频“黑科技”— 超级反相器环内耦合的环形振荡器。

5G-A对时钟信号提出更高要求

在5G-A的高速数据通信系统中，光传输正朝着更高速率、更大连接、更低时延演进。时钟信号作为数字通信的底座基石，数据的发射与接收都是从时钟信号的节拍和边沿（上升沿/下降沿）中获得的，这就要求通信系统需拥有更高速度、更多相位、相位-相位间距均匀的多相位时钟信号。

同时，误码率（BER）是衡量数字通信系统传输质量的一个重要指标，而时钟恢复正是决定系统误码率的最关键因素之一。实现高性能时钟恢复需从高速多相位时钟信号中采样、输入数据，相邻的相位-相位的间距的准确性决定了时钟恢复的相位噪声性能。

因此，提高时钟速度，更高速度、更多相位、相位-相位间距均匀的多相位时钟信号变得愈发重要。

为了实现更小的单位延迟单元，国际上提出了数种解决方案，但都在相位输出数量、延迟单元敏感度或PVT敏感度等方面有着不同缺陷。

基于此，面对5G-A对时钟信号的高标准、严要求，赛思设计出对负偏离延迟单元低敏感度的任意输出级数的5G-A射频“黑科技”— 一种应用于片上时钟的超级反相器环内耦合的环形振荡器。

5G-A射频“黑科技”- 环形振荡器

5G-A射频“黑科技”是为了满足高速数据通信系统中，时钟恢复对高速多相位时钟信号的高要求，而设计的新的基于负延时偏离的环形振荡器结构。

该设计的的三大亮点：

1、创新性解决了J.Maneatis结构的输出相位受限难题，设计的环形振荡器可根据需要得到任意输出的环形振荡器；

2、以锁存器耦合为基础，设计了基于负偏离的延迟单元的差分环形振荡器，降低电路对负偏离的延迟单元的敏感度，从而得到PVT稳定性更好的时钟信号；

3、此环形振荡器实现了在相同相位数情况下，更高的输出频率。