在 20 nm FPGA 中实现的 3.8 ps RMS 时间同步
信号处理
2018-06-12 v1
摘要
本文介绍了一种在 20 nm 工艺 UltraScale Kintex 现场可编程门阵列(FPGA)中实现的 3.8 ps 均方根(RMS)时间同步。多通道高速串行收发器(如 GTH)在量子密钥分发系统的光源等广泛应用中起关键作用。然而，由于每个收发器中存在的独立时钟分频器，系统每次上电或复位时多通道间会出现随机偏斜。Xilinx 公司提供的自相位对齐方法可达到 22 ps RMS 和 100 ps 最大变化的精度，远不能满足速率高达 2.5 Gbps 的应用需求。为实现高精度通道内时间同步，提出了一种结合高精度时间数字转换器(TDC)与可调相位插值器(PI)的协议。基于 carry8 原语的 TDC 用于以 40.7 ps bin 尺寸测量通道内偏斜。每个 GTH 通道中嵌入的可调 PI 理论步长为 3.125 ps。通过以最小步长调节 PI，最终通道内时间同步达到 3.8 ps RMS 精度和 20 ps 最大变化，远优于自相位对齐方法。此外，可通过闭环控制实现每通道所需的时延偏移。
引用
@article{arxiv.1806.03400,
title = {A 3.8 ps RMS time synchronization implemented in a 20 nm FPGA},
author = {Hong-Bo Xie and Yang Li and Qi Shen and Sheng-Kai Liao and Cheng-Zhi Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.03400},
year = {2018}
}
备注
4 pages,5 figures.21st IEEE Real Time Conference