USB接口内部结构_IC

1、USB接口电路 OE SPEED VMQFSEO VPO D+ RCV 二 VP VM 1、USB1.1协议对IO 口直流特性的要求: Input Levels: High (driven) VlH Mole 氏 Section 7.1 4 2.0 V Hign (noaiing) VIH- rjoie 4d Gerton i 1 4 27 36 V LOW VIL Note 4, Sectton 7.1 d V Differential Input Senstwty Vdi I3HD); Figure 7-9; Note 4 0.2 V Differential Common Mede Ra

2、nge VOW Includes Va range； Figure 7-9; Note 4 o.a 25 V Output Levels: lew VOL Nnre 4 茂 section i i 00 3 V Hign(Dn/en VOH Note 1 T r j .nRch； ” w26.t u 7： : : | 2CJ1 I =40曲n a：i . 400n 1rwers：l ni; T * ro . . MpchJrr pmdsJv ro :l=350,0n -? ”3 工 011 I=4!0n ifrigcrs:T 卜1 rrpch3 :F出删訓 |=43Cn prnoe t in

3、口导目：1 rn： RAD rifts-127.53 m：l., aumL=7.7liJ SumW=42G.0n nmoH37 firiaensJ ：1 l =33 国 u 上图中下半部分是输出驱动管，上半部分是Floating N-well结构，其工作原理是：当PAD 点输入电压超过 3.3+Vth时，M191和M192管子会反向导通，而 M193管子截止，此时节 点F_Nwell就会跟随PAD点的电压变化，与此同时，M194管子也会导通，是 A节点的电 压与PAD点的一样，保证了输出驱动管子M188的截止；但 PAD电压小于3.3v，N-well又 偏置在3.3v，所以该结构具有耐高压的作

4、用。 2输出电路： 由于芯片内部的core voltage是1.8v输出的电平是3.3v，故10电路采用了一种差动级联逻 辑（DCVSL ）设计的结构作为电平转换，其结构如下： IN *1 ? rpc.h3： fV；2u fin* E： K181 w=10u p w=10u h = Ta Tdelay_min=7.2034ns。 PAD 的上升时间：T_rise_min=4.615ns T_rise_max=4.8167ns 下降时间：T_fall_mi n=4.523ns T_fall_max=4.5845ns SS工艺角： G-fdpriC, 艸1M 芯片核心输入 I 至U PAD 的延时

5、为 Tdelay_max = 8.2737ns ; Tdelay_min=8.091 ns。 PAD 的上升时间：T_rise_min=5.1581 ns T_rise_max=5.4275ns 下降时间：T_fall_mi n=4.5317 ns T_fall_max=4.5603ns FF工艺角： G-idpriO 芯片核心输入 I 至U PAD 的延时为 Tdelay_max = 6.4762ns ; Tdelay_min=6.4488ns。 PAD 的上升时间：T_rise_min=4.2995ns T_rise_max=4.3308ns 下降时间：T_fall_mi n=4.5816

6、 ns T_fall_max=4.6021 ns SF工艺角： Q-idprM 艸1M 芯片核心输入 I 至U PAD 的延时为 Tdelay_max = 7.1599ns ; Tdelay_min=7.0748ns。 PAD 的上升时间：T_rise_min=4.4384ns T_rise_max=4.7419ns 下降时间：T_fall_mi n=4.8384ns T_fall_max=4.8806ns FS工艺角： 芯片核心输入 I 至U PAD 的延时为 Tdelay_max = 7.5038ns ; Tdelay_min=7.3721 ns 。 PAD的上升时间： T_rise_mi

7、 n=4.8061 ns T_rise_max=5.0495ns 下降时间： T fall min=4.2686ns T fall max=4.2886ns 三态输出（OEN为高电平） G-tiapn? 由上图可以看出输出 PAD不随输入I变化，表现为三态。 输入状态： 正常3.3v输入： Vpad Vc Voen Vi 输入 PAD 到输出 C 的延时：Tdelay_max = 1.6142ns ; Tdelay_min=1.4832ns。 5v输入: 由上图中Vpad Vc曲线可以看出在输入达到 5v时10电路还是可以工作的。 不同负载下输出延时情况：（TT工艺角下） 扫描电容值从 50p

8、F到150pF延时在7.20349.608ns。 三、对模拟乘法器进行分析： CMOS模拟乘法器的工作原理有三种：（1）基于MOS管在饱和区工作时的平方法则； （2）基于三极管在线性区工作时的电流电压法则；（3）采用Gillbert单元实现的模拟乘法 器。 主要对师兄论文中得基于MOS管在饱和区工作时的平方法则进行仿真分析： 电流模式的乘法/除法器原理框图: out out 由式错误!未找到引用源。 可以看出，lx、ly为电路的输入电流，Iz保持为常数时，电路可 以实现一个电流模式乘法器，当Iz为输入电流，lx、ly任意一个为输入电流，而另外一个 保持为常数时，可以得到一个电流模式除法器。因此

9、，该电路在拓扑结构和元件参数保持不 变的情况下，通过对输入、输出信号的选择，可以实现模拟乘法器和除法器。 Y 图1跨导线性环电路 根据上述分析，要实现一个电流模式的乘法/除法器，必须设计一个电流模式的平方根电路 和平方/除法电路。根据图 4.10所示的跨导线性环电路，可以得到： VGSVGS cwccw 当场效应管工作在饱和区，且忽略所有的2阶效应时，场效应管的漏极电流可以表示为: lD 2(Vgs Vth )2 VgsVth 将错误！未找到引用源。 代入错误！未找到引用源。，即: 设场效应管 Ma、Mb、Me、Md参数完全匹配并且忽略所有的 用源。式，可以得到图 4.10中MOS的漏极电流关

10、系： 2阶效应，由错误！未找到引 如果加入到线性环的电流lw为: 1 lw 2lc 2(la lb) 则： 即实现了一个电流模式的平方根电路。为了使lc=ld及错误！未找到引用源。式成立，给跨导 线性环中的MOS管加入直流偏置，整体的平方根实现电路如下图所示： Vbioil Mio Mi Upch M2 M7 M8 M9 I M20 M5 歸5：1M Iw 1:0.5 M3 Mii M 16* Ia + I b 2 M12 Ib M13 FMl7 Mi8 卒” M14号Ml5*=|hT B Id l: Ib 1 M19 Ic 图2电流模式平方根电路 上图中，M4、M5的沟道宽度为其它 MOS管

11、的一半，则lw=0.5lb , Id=0.5Ia。对图中的节 点A列基尔霍夫电流方程，可以求出lc=ld ;同样对电路中节点 B列基尔霍夫电流方程，可 知错误！未找到引用源。式成立。由此可知上图的电路可以实现一个电流模式平方根运算电 路。 从错误！未找到引用源。 式可知，如果Iw为输入电流，la、Ib中任意一个为输入电流，另一 个为输出电流，则 错误！未找到引用源。 也可以实现一个电流模式的平方 /除法电路。只需要 将图2的电路稍加变动，就可以得到电流模式平方 /除法电路。如图 3所示，Iw、Ib为输入 信号，la为输出信号。其输出电流的表达式为: I a I 2 w Ib 结合平方根和平方/除法电路就可以实现一个电流模式的乘法/除法的电路。 4有源衰减器： 由于上述的乘法器输入电压的范围都受到限制，故可以采用在输入加入一个有源衰减器来扩 大输入的范围，具体的实现电路如下： 有源衰减器的电路图如图4.15所示。通过两个制作在不同阱里的工作在不同状态下的P管 （M1和M2 ）来调节漏电流，并通过两只管子的宽长比对电压进行幅度的改变。Vx处的电 压可以由以下公式得到： Vdd ) Vdd 度在0.2%范围内。（师兄原来的尺寸是 6/1我设置的尺寸是12/2） 以上是上学期所做的一些总结。 下学期一些工作安排: 平方根电路仿真出来的精度可以达到要求，但是组成乘法/