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随着电信网和Internet网络的迅猛发展，多媒体通信的广泛应用，光纤通信已成为信息社会的支柱。同步数字体系(SDH)标准已由国际电信联盟ITU-T确立为世界性高速数字传输标准。SDH定义了STM-1、STM-4、STM-16、STM-64等一整套标准的同步传输模块，其数据速率分别为155.52、622.08、2488.32和9953.28Mb/s等(通常称之为155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s)。本文介绍应用于光纤传输系统SDHSTM-4级别1:4分接器的设计。
分接器是实现高速数据传输的关键电路之一。它位于光纤接收机的末端，将接收到的一路高速信号重新恢复成多路的低速信号。实际上，这一路高速信号数据速率的大小决定了光纤波分复用(WDM)系统中单信道的容量大小。
分接器有三种基本结构：串型、并型和树型。本文分析了三种结构的工作原理及其优缺点。根据三种结构的各自特点和设计目标，本文选用串行结构进行设计。
在集成电路设计中，速度、功耗和面积是考虑的主要因素。分接器的基本单元电路是触发器。触发器有两类常见的逻辑电路：CMOS逻辑电路和源极耦合FET逻辑(SCFL)电路。CMOS逻辑电路虽然速度偏低，但具有静态功耗低和结构简单两大优点。SCFL电路速度高，但功耗和面积也较大。考虑到本文以中等速度和低功耗为设计目标，因而采用了CMOS逻辑电路。本文将分析CMOS逻辑电路的性能，着重阐述CMOSD触发器的设计及优化方法。同时介绍接口电路的设计和集成电路设计裕量的基本概念。
本文给出了分接器的版图设计考虑和后仿真结果。最后给出了芯片的晶圆级测试结果和封装级测试结果，并对测试结果进行了详细的分析。
本文设计的1:4分接器采用TSMC0.25μmCMOS工艺实现，测试结果表明，芯片成功地实现了SDHSTM-4级别1:4分接器的功能，最高分接速率可达2.2Gb/s。