Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Մուտք/ելք հանգույցների աշխատանքային ռեժիմների կայունացման միջոցների մշակումն և հետազոտումը

Սահակյան, Արթուր Ստեփանի (2017) Մուտք/ելք հանգույցների աշխատանքային ռեժիմների կայունացման միջոցների մշակումն և հետազոտումը. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան .

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (19Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (989Kb)

      Abstract

      Հայտնի է, որ ինտեգրալ սխեմաների (ԻՍ) մասշտաբավորումը նպաստում է ԻՍ-երի արտադրության ելքի տոկոսի բարձացմանը, կիսահաղորդչային բյուրեղի (ԿԲ) վրա տարերի խտության մեծացմանը և այլն: Սակայն առկա են նաև մի շարք այլ խնդիրներ, որոնց լուծումները կարող են հանգեցնել, ոչ միայն ԻՍ-երի նախագծման գործընթացի պարզեցմանը, այլև արտադրված ԻՍ-երի աշխատանքի հուսալիության և դրանց համապիտանելիության աճին: Տվյալների ընդունման, մշակման և փոխանցման գործընթացների ավելի ու ավելի արագագործ լինելու պահանջը բացասական ազդեցություն Է գործել ԻՍ-երի աշխատանքային ռեժիմների կայունության վրա: Մասնավորապես, մեծացել են ազդանշանի մարման կամ աղավաղման չափերը, լարման անկումը սնման դողերում, փոխազդեցությունները, ինչպես նաև ԻՍ-երում ֆունկցիոնալ հանգույցների պարամետրերի խիստ կախվածությունները տեխնոլոգիական գործընթացից, սնման լարումից և արտաքին միջավայրի ջերմաստիճանից (ԳԼՋ): ԳԼՋ-ից ԻՍ-երի պարամետրերի կախվածության աստիճանի փոքրացումը ներկայումս դարձել է արդիական: Պատճառն այն է, որ բարդացել է ԳԼՋ-ների ցանկացած շեղման դեպքում նախագծման պահանջներին բավարարելը, հետևաբար նաև թանկացել է ԻՍ նախագծումը: Հաշվի առնելով նշված հիմնահարցի կարևորությունը, այս ոլորտի առաջատար ընկերությունները վերջին տարիներին իրականացնում են մի շարք աշխատանքներ, որոնք նպատակաուղված են ԳԼՋ-ից ԻՍ-երի պարամետրերի կախվածության աստիճանի փոքրացմանը: Սակայն այդ լուծումները լիովին չեն բավարարում առկա պահանջներին: Կայունություն ապահովող միջոցները հատկապես կարևոր են ԻՍ-երի մուտք/ելք հանգույցների պարագայում, քանի որ վերջիններս ապահովում են ԻՍ-երի միջուկի կապը արտաքին միջավայրի հետ և հակառակը: Մուտք/ելք (Մ/Ե) սարքերի վրա դրված պահանջների խստացումներին զուգընթաց առաջացել է, ոչ միայն ԳԼՋ-ով պայամանավորված շեղումերը չեզոքացնող լուծումների, այլև տարբեր աշխատանքային ռեժիմներում հանգույցի պարամետրական կայունության ապահովման անհրաժեշտություն: Ատենախոսությունը նվիրված է արագագործ մուտք/ելք հանգույցների ԳԼՋ-ի և տարբեր աշխատանքային ռեժիմներում պարամետրերի կայունություն ապահովման հիմնահարցերի լուծմանը: Աշխատանքի ընթացքում մշակվել է ինքնակարգաբերվող և համապիտանի լայն հաճախականային շերտով հապաղման հետադարձ կապով սարք, որը մի քանի հապաղման տարրերի կիրառման շնորհիվ, ապահովում է 1 ԿՀց -ից մինջև ~8 ԳՀց հաճախականային շերտ, ինչը ~70 %-ով մեծ է առկա լուծումների համեմատ: Ստեղծվել է դիմադրությունների համաձայնեցման եղանակ, որը արտաքին կայուն պարամետրերով տարրի չօգտագործման հաշվին, ապահովում է առկա լուծումների համեմատ 12-ից 72 %-ով պակաս էներգասպառում, բավարար՝ ~5,1 % կարգաբերման սխալանք և էապես փոքր մակերես: Известно, что масштабирование интегральных схем (ИС) способствует повышению их производительности и увеличению концентрации элементов на полупроводниковых кристаллах (ПК). Однако имеется и ряд других проблем, решение которых может привести не только к упрощению процесса разработки ИС, но и к росту надежности произведенных ИС и повышению их универсальности. Спрос на высокую скорость процесса приема, обработки и передачи данных все чаще и чаще негативно влияет на стабильность режимов работы ИС. В частности, уменьшилась амплитуда, увеличилась степень искажения сигналов, падения напряжения в шинах питания, взаимодействия сигналов, а также повысилась зависимость параметров функциональных узлов ИС от технологических процессов, напряжения источника питания и температуры окружающей среды (ПНТ). Учитывая важность этих вопросов, ведущие компании в этой отрасли в последние годы осуществили ряд работ с целью ослабления зависимости параметров ИС от ПНТ. Тем не менее эти решения не в полной мере отвечают современным требованиям. Стали актуальными уменьшения степени зависимости параметров ИС от ПНТ. Причина заключается в том, что в случае каких-либо отклонений ПНТ удовлетворение требований разработки усложняется и, следовательно, повышается стоимость разработки ИС. Меры по увеличению устойчивости параметров особенно важны для узлов ввода/вывода (ВВ), так как они обеспечивают связь между ИС и внешним миром и наоборот. Параллельно с увеличением жесткости требований к параметрам устройств ВВ появились проблемы, связанные не только с компенсацией отклонения от ПНТ, но и с усложнением обеспечения устойчивости их работы в разных режимах. Диссертационная работа посвящена обеспечению стабильности параметров быстродействующих узлов ВВ от различных рабочих режимов и ПНТ. Самокоректирующие системы узлов ВВ и способы стабилизация их параметров. Целью диссертационной работы является разработка и исследование средств стабилизации параметров узлов ввода-вывода независимо от рабочих режимов, технологических процессов, напряжения источника питания и температуры окружающей среды. При выполнении работы были использованы способы построения объектно-ориентированного программного обеспечения (ПО) и архитектурные решения цифровых, аналоговых и аналого-цифровых сигнальных схем. It is known that scaling of integrated circuits (IC) contributes to increase of yield and concentration of elements on semiconductor crystal (SC). But there are exist some other problems, which solving can brings either simplification of development of the IC or makes produced ICs more reliable and universal. The requirements of data processing speeds negatively affecting into stability of IC performance. Especially, signal rejection and distortion, IR drop in supply nets, cross-talks and parameters dependency from process, voltage and temperature (PVT) become critical. As a result, nowadays, relaxing of parameter stability from PVT become actual problem. This come up because hard to meet the standard’s specification over PVT variation. Taking into account following problems, leading companies of this area in last years did various steps which relaxing IC parameters dependency from PVT. But this not fully enough to achieve target requirements. PVT stability is especially important for input/output (I/O) devices, because they are providing connection between IC core and the external environment and which are interpretation of analog front end (AFE). With requirement restrictions of I/O not just importance of parameter stabilization from PVT become critical. Parameters dependency from system different modes and rates comes up as well. During investigation developed self-configurable delay-looked loop (DLL) with large frequency range, which due to several delay cell usage providing frequency range from 1kHz to ~8GHz, which by ~70 % bigger compere with current solutions. Also designed termination resistor calibration method, which due to not using external precision element compere with existing methods provides from 12 up to 72% low power consumption and ~5.1% calibration accuracy with essentially small area. Proposed two duty cycle correction (DCC) methods, which using self-configuration technic with and without differential amplifier. DCCs compare with existing approach in a worst case corner with ±8 % distortion in the inputs provides ~±0,78 % with differential amplifier and ~±1 % without it duty cycle error. Respect of setup/hold times stability designed setup/hold times margin correction method which helps to avoid jitter connected with low setup/hold time, decreasing data error probability and decreasing design/porting time up to 70%. Another proposed approach is power collapsing protection system which helps to decrease current leakages and false DC paths in power collapsing cases and by ~5um2 increasing area.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Разработка и исследование средств стабилизации рабочих режимов узлов ввода-вывода. Research and development of means of transmitter and receiver working modes stabilization.
      Uncontrolled Keywords: Саакян Артур Степанович, Sahakyan Artur Stephan
      Subjects: Electrical and Power Engineering
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 29 Aug 2017 14:16
      Last Modified: 29 Aug 2017 14:16
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5518

      Actions (login required)

      View Item