In this study, the design of advanced LVDS(Low Voltage Differential Signaling) I/O interface circuit with new structural low triggering ESD (Electro-Static Discharge) protection circuit was investigated. Due to the differential transmission technique and low signal swing range, maximum transmission data ratio of designed LVDS transmitter was simulated to 5Gbps. And Zener Triggered SCR devices to protect the ESD Phenomenon were designed. This structure reduces the trigger voltage by making the zener junction between the lateral PNP and base of lateral NPN in SCR structure. The triggering voltage was simulated to 5.8V. Finally, The high speed I/O interface circuit with the low triggered ESD protection device in one-chip was designed.
고도로 발달된 정보화 시대에서 우리가 원하는 정보를 짧은 시간, 적은 비용으로 서로 주고받기 위해서는 이것에 맞는 시스템이 요구된다. 반도체 chip의 대용량과 고속화됨으로써 TTL, LVTTL 등이 data 100Mbps 정도를 안전하게 전달 할 수 있는 능력이 있으므로 그 이상을 전달할 수 있는 새로운 Logic level이 필요하게 되었다. 이에 맞추어 신호 level의 여러 가지 중 본 논문에서는 Virtex II XC2V 1000 FF896을 이용하여 Differential I/O LVDS(Low Voltage Differential Signaling) level 특성을 clock, Data와의 전송 관계를 Eye_Pattern을 통해 살펴보았다.
본 논문에서는 고속 저전압 차동 신호(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS) 전송방식의 응용을 위한 전송선 분석 및 설계 최적화 방법을 제안한다. 차동 전송 경로 및 저전압 스윙 방법의 발전으로 인해 저전압 차동 신호 전송방식은 데이터 통신 분야, 고 해상도 디스플레이 분야, 평판 디스플레이 분야에서 매우 적은 소비전력, 개선된 잡음 특성 및 고속 데이터 전송률을 제공한다. 본 논문은 차동 유연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board, FPCB) 전송선에서 선 폭, 선 두께 및 선간격과 같은 전송선 설계 변수들의 최적화 기법을 이용하여 직렬 접속된 전송선에서 발생하는 임피던스 부정합과 신호 왜곡을 감소시키기 위해 개선 모델과 개발된 수식을 제안한다. 이러한 차동 FPCB 전송선의 고주파 특성을 평가하기 위해 주파수 영역에서 전파(full-wave) 전자기 시뮬레이션 및 시간 영역 시뮬레이션을 각각 수행하였다. 본 논문에서 제안하는 방법은 저전압 차동 신호 방식의 응용을 위한 고속 차동 FPCB 전송선을 최적화하는데 매우 도움이 되리라 믿는다.
본 논문은 3.3V, $0.35{\mu}m$ CMOS 기술을 이용하여 I/O 인터페이스를 설계, 검증하였다. LVDS (low-voltage differential signaling)는 차동전송 방식과 저 전압의 스윙으로 저 전력 고속의 데이터를 전송할 수 있다. 본 논문은 기존의 차동증폭기나 감지 증폭기를 사용한 LVDS와 달리 telescopic 증폭기를 이용하여 2.3 Gbps의 빠른 전송속도를 갖는 LVDS 고속 인터페이스를 구현하였다. LVDS의 표준을 모두 충족하였고 25.5mW의 전력소모를 갖는다. 이 회로는 삼성 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며, HSPICE를 통하여 검증하였다.
본 논문은 수중 음향센서 데이터의 원거리 케이블 전송에 관한 연구 결과이다. LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 전송 방식으로 설계된 데이터 송수신기의 케이블에 대한 원거리 전송 신호를 측정하고 지터 특성을 분석하였다. 지터 특성을 저감하기 위하여, 원거리 전송에 따라 감쇠될 송신 신호를 역 보상하는 고역 강조(pre-emphasis) 기법을 적용하였으며, 전송 거리에 따라 송신 특성을 검증하였다.
Due to the differential transmission technique and low voltage swing, LVDS has been widely used for high speed transmission with low power consumption. This paper presents the design and implementation of interface circuits for 1.5Gb/s operation in 0.35um CMOS technology. The interface circuit ate fully compatible with the low-voltage differential signaling(LVDS) standard. The LVDS proposed in this paper utilizes a sense amplifiers instead of the conventional differential pre-amplifier, which provides a 1.5Gb/s transmission speed with further reduced driver output voltage. Furthermore, the reduced driver output voltage results in reducing the power consumption.
차동 전송 기술과 저 전압 스윙을 기반으로 하는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling)는 저 전력으로 고속 데이터 전송을 필요로 하는 분야에 넓게 사용되어 왔다. 본 논문은 1.3 Gb/s 이상에서 동작하는 새로운 I/O 인터페이스 회로 기술을 소개한다. 기존의 LVDS 수신단에서 사용하는 차동 pre-amp 대신에 sense amplifier를 pre-amp로 사용하는 수신단을 제안하였으며 이러한 수신단은 LVDS 송신단 출력 전압을 상당히 줄이고 1.3 Gb/s 이상의 전송 속도를 제공할 수 있다. 또한 전력소비와 노이즈 특성을 더욱 향상시키기 위하여 종단 저항을 사용하는 대신 인덕턴스로 임피던스 매칭을 하는 방법을 소개하였다. LVDS 수신단의 pre-amp로 사용하는 differential amp와 sense amp의 입력 인덕턴스로 임피던스 매칭을 하기 위해 unfolded 임피던스 매칭의 새로운 방법을 제안하였다. 제안한 LVDS I/O 회로들의 성능 분석 및 평가를 위하여 0.35um TSMC CMOS 테크놀로지를 기본으로 HSPICE를 이용하여 시뮬레이션 하였으며, 약 12 %의 전력 이득과 약 18 %의 전송 속도 향상을 나타내었다.
In this study, the design of advanced LVDS(Low Voltage Differential Signaling) I/O interface circuit with new structural low triggering ESD(Electro-Static Discharge) protection circuit was investigated. Due to the differential transmission technique and low power consumption at same time. maximum transmission data ratio of designed LVDS transmitter was simulated to 5Gbps, Also, the LIGCSCR(Latch-up Immune Gate Coupled SCR)was designed. It consists of PLVTSCR (P-type Low Voltage Trigger SCR), control NMOS and RC network. The triggering voltage was simulated to 3.6V. And the latch-up characteristics were improved. Finally, we performed the layout high speed I/O interlace circuit with the low triggered ESD protection device in one-chip.
본 논문은 저전압 차동 신호 방식 (Low-Voltage Differential Signaling, LVDS)의 응용을 위한 차동 전송 접속 경로의 분석 및 설계 최적화 방법을 제안한다. 차동 전송 경로 및 저전압 스윙 방법의 발전으로 인해 LVDS 방식은 데이터 통신 분야, 고 해상도 디스플레이 분야, 평판 디스플레이 분야에서 매우 적은 소비전력, 개선된 잡음 특성 및 고속 데이터 전송률을 제공한다. 본 논문은 차동 flexible printed circuit board (FPCB) 전송선에서 선 폭, 선 두께 및 선 간격과 같은 전송선 설계 변수들의 최적화 기법을 이용하여 직렬 접속된 전송선들에서 발생하는 임피던스 부정합과 신호 왜곡을 감소시키기 위해 개선 모델과 새로이 개발된 수식을 제안한다. 이러한 차동 FPCB 전송선의 고주파 특성을 평가하기 위해 주파수 영역에서 full-wave 전자기 시뮬레이션, 시간 영역 시뮬레이션 및 S 파라미터 시뮬레이션을 각각 수행하였다.
In this study, the design of advanced LVDS(Low Voltage Differential Signaling) I/O interface circuit with new structural low triggering ESD (Electro-Static Discharge) protection circuit was investigated. Due to the differential transmission technique and low power consumption at the same time. Maximum transmission data ratio of designed LVDS transmitter was simulated to 5Gbps. And Zener Triggered SCR devices to protect the ESD phenomenon were designed. This structure reduces the trigger voltage by making the zener junction between the lateral PNP and base of lateral NPN in SCR structure. The triggering voltage was simulated to 5.8V. Finally, we performed the layout high speed I/O interface circuit with the low triggered ESD protection device in one-chip.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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