open pdf and draw c# : Add text field pdf SDK application project winforms html wpf UWP 0836489c6a9d01abf55b039a978f67df626c0-part239

1058
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 5,MAY 2008
APWM and PAM Signaling Hybrid Technology
for Serial-Link Transceivers
Ching-Yuan Yang, Member, IEEE, and Yu Lee
Abstract—A 1-Gb/s 0.18-µm CMOS serial-link transceiver
using multilevel pulse-width and pulse-amplitude modulation
(PWAM) signaling and a pre-emphasis technique is presented.
Based on the PWAM technique, the transmit signaling is imple-
mented to effectively push high data rates through bandwidth-
limited channels. The clock is implicitly embedded in the 4-bit data
stream, and the associated overhead needed in the clock-and-data
recovery circuitry can be mitigated. In addition, the pin count
can be reduced by transferring the data channels and the clock
channel over a single transmitted channel. The recovered clock
has an rms jitter of 5.9 ps at 250 MHz, and the retimed data
have an rms jitter of 13.7 ps at 250 Mb/s. The occupied die
area is 1.65 × 1.40 mm2. The transmitter and receiver power
consumption is 86 and 45 mW, respectively.
Index Terms—Chip-to-chip communication, clock recovery, in-
tersymbol interference (ISI), pulse-amplitude modulation (PAM),
pulse-width modulation (PWM), serial link.
I. I
NTRODUCTION
I
NA CHIP-TO-CHIP communication, a per-pin intercon-
nection bandwidth must scale with the speed and integration
level of the integrated circuits for maintaining a high-speed,
low-cost, and less-complex system. To achieve a high data
transfer rate, the internal bus bandwidth must be increased.
Increasing the bus bandwidth, however, increases the pin count
and enlarges the chip area. It also leads to complicated routing
between different modules on the same printed circuit board
(PCB). Hence, the concept of transferring multiple bits over
each symbol through modulation techniques has been proposed
to solve these problems.
In the transmission of digital information over a communi-
cation channel, the modulator is the interface device that maps
the digital information into analog waveforms. One common
method is the pulse-amplitude modulation (PAM) technique,
which incorporates multilevel amplitudes rather than binary
signals to increase the data rate. For example, if every two
consecutive bits in the sequence are grouped and converted to
one of four levels, then each level is twice as long as a bit period,
Manuscript received March 6, 2007; revised June 13, 2007. This work was
supported by the National Science Council, Taiwan, R.O.C., under Contract
NSC93-2215-E-005-001.
C.-Y. Yang is with the Department of Electrical Engineering, National
Chung Hsing University, Taichung 40254, Taiwan, R.O.C. (e-mail: ycy@
dragon.nchu.edu.tw).
Y. Lee is with the SoC Technology Center, Industrial Technology Research
Institute, Hsinchu 310, Taiwan, R.O.C.
Color versions ofone ormore of the figures inthis paper are available online
at http://ieeexplore.ieee.org.
Digital Object Identifier 10.1109/TIM.2007.915134
demanding only half the bandwidth required for transmission
of the binary stream. As shown in [1]–[5], the data rate of the
transmitters based on PAM signaling reached several gigabits
per second.
The other concept of analog–digital merged data stream was
addressed in [6] and [7] by using pulse-modulated signals,
including pulse-width modulation (PWM), pulse-phase modu-
lation (PPM), and pulse-density modulation (PDM). The pulse
modulation techniques proved to be effective for the interface
both on multichip modules and PCBs. The PPM was adopted in
[8], and the bit rate of 160 Mb/s was achieved. In [9], a CMOS
400-Mb/s interface circuit using the PWM scheme was pre-
sented. The asynchronous compressed PWM, which originates
from PWM, was discussed in [10] and [11]. Among them, the
data and clock channels are combined in a single channel to
reduce the pin count. The binary data are encoded into pulses
with different widths while ensuring a periodic rising edge
during each period. Thus, the clock signal could be easily re-
covered in the receiver using a simple phase-locked loop (PLL),
as compared to more complicated techniques used for PAM
signals.
In this paper, to achieve a high data transfer rate with a
simplified scheme and pin-count reduction, the data and clock
channels were merged into a single channel using both PWM
and PAM (PWAM) schemes [12]. The binary data are encoded
into pulses with different widths and amplitudes. This paper
is organized as follows: A proposed 4-bit PWAM signaling
concept is reviewed in Section II. Sections III and IV describe
the implementation of the transmitter and receiver, respectively.
Experimental results are presented in Section V, followed by a
conclusion.
II. C
ONCEPTS OF THE
PWM
AND
PAM T
RANSCEIVER
A. Traditional Signaling in Links
Aconventional two-level PAM (2-PAM) transmitter converts
the input parallel data word to a serial output. In Fig. 1(a),
2-bit parallel input data are serialized to an output with a double
rate, i.e., 1/T
b
. However, the high data rate in the channel
can lead to problems with intersymbol interference (ISI). To
overcome these problems, a multilevel transmitter can be em-
ployed. As an example, waveforms for a four-level or 4-PAM
transmitter are shown in Fig. 1(b). The transmitted output data
rate is the same as the parallel data rate. Since a PAM-encoded
signal has no spectral line at f
CK
,a traditional PLL will not
lock to the data to produce the clock signal. As the need for
complicated clock-and-data recovery (CDR) or timing recovery
0018-9456/$25.00 © 2008 IEEE
Add text field pdf - insert text into PDF content in C#.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
XDoc.PDF for .NET, providing C# demo code for inserting text to PDF file
how to add text box to pdf; add text to pdf in preview
Add text field pdf - VB.NET PDF insert text library: insert text into PDF content in vb.net, ASP.NET, MVC, Ajax, WinForms, WPF
Providing Demo Code for Adding and Inserting Text to PDF File Page in VB.NET Program
how to input text in a pdf; how to add text fields to a pdf document
YANG AND LEE: PWM AND PAM SIGNALING HYBRID TECHNOLOGY FOR SERIAL-LINK TRANSCEIVERS
1059
Fig. 1. Waveforms of a serialized two-bit transmitter. (a) Conventional
2-PAM. (b) 4-PAM. (c) 4-PWM.
circuits arises, PWM signaling is an effective way to represent
information because of its digital magnitude and analog form
[9]. The example shown in Fig. 1(c) demonstrates PWM-
encoded signaling with a periodic rising edge. Since the PWM-
encoded signal processes the periodic rising edge, it simplifies
the design of the CDR circuit in the receiver.
B. PWAM Signaling Structure
Fig. 2(a) shows the proposed PWAM transceiver scheme.
Chip A uses a 4-bit PWAM transmitter to transmit the merged
data and clock across a channel, whereas chip B recovers
the data and the clock. Fig. 2(b) shows a PWAM signaling
scheme, which is merged by a four-level PWM (4-PWM) and a
five-level PAM (5-PAM) format and transmits four bits of data
with the system clock across a channel. The PWAM-encoded
signals cannot only achieve a high-speed data rate due to the
PAM format but can also reduce the pin counts and easily
recover the clock signal due to the embedded PWM function.
The PWAM transmitter consists of a 2-bit PWM modulator
and a 2-bit PAM modulator. The PWM-encoded signal has
pulses with four different widths. The pulse width is quantized
into four levels to represent Tx-bit0 and Tx-bit1. Then, the PAM
modulator converts Tx-bit2 and Tx-bit3 into a PAWM-encoded
signal [Fig. 2(c)]. The output is converted to 5-PAM signaling,
which is quantized into four amplitude levels to represent
Tx-bit2 and Tx-bit3 and one level for PWM-encoded return-to-
initial (RI) discrimination. Consequently, the waveforms can be
viewed as a 2-D modulation technique using pulse modulation
on the x-axis and amplitude modulation on the y-axis.
Each PWAM symbol carries an RI level for PWM signaling.
Since the RI level is placed in the middle of the PAM signal,
as illustrated in Fig. 2(c), the amplitude levels of PWAM data
eye are symmetric. Fig. 3 shows other PWAM formats, which
are asymmetric. They will result in larger transition differences
from the RI level going up or down, as compared with that in
Fig. 2(c). Thus, the PWAM format of Fig. 2(c) benefits from
smaller amplitude differences from the RI level and can provide
sharper transitions and a better ISI performance.
C. Signaling Expression
A 2-PAM nonreturn-to-zero (NRZ) signal can be formu-
lated as
x
2
-
PAM
(t) =
k=−∞
a
k
·P
i1
(t − kT
b
)
(1)
where a
k
∈{−1/2, 1/2}, and P
i1
(t) is the unit pulse function
that is defined as
P
i1
(t) =
1, 0 ≤ t ≤ T
b
0, otherwise.
(2)
The average power spectrum density, i.e., the Fourier transform
of the time-averaged autocorrelation function, can be calculated
as [13]
S
2
-
PAM
(f) =
1
4
T
b
[sinc(fT
b
)]
2
.
(3)
Due to the zero of the sinc function, the spectrum experiences
frequency nulls at integer multiple frequencies of the data rate
1/T
b
.This indicates that the synchronization mechanism in the
receiver should be a nonlinear process because the received sig-
nal itself does not have any information at the clock frequency.
Similarly, 4-PAM and 4-PWM signals can be, respectively,
expressed as
x
4
-
PAM
(t) =
k=−∞
b
k
·P
i2
(t − 2kT
b
)
P
i2
(t) =
1, 0 ≤ t ≤ 2T
b
0, otherwise
b
k
1
2
,−
1
6
,
1
6
,
1
2
(4)
and
x
4
-
PWM
(t) =
k=−∞
P
i3
(c
k
,t − 2kT
b
)
P
i3
(c
k
,t) =
1, 0 ≤ t ≤ 2c
k
T
b
0, otherwise
c
k
1
5
,
2
5
,
3
5
,
4
5
.
(5)
Note that the duration of the unit pulse functions in (4) and
(5) is 2T
b
,and the encoded signals are assumed to introduce a
uniform quantization.
C# PDF insert image Library: insert images into PDF in C#.net, ASP
Insert images into PDF form field. Access to freeware download and online C#.NET class source code. How to insert and add image, picture, digital photo, scanned
how to add text to a pdf in preview; add text box to pdf
VB.NET PDF insert image library: insert images into PDF in vb.net
Insert images into PDF form field in VB.NET. with this sample VB.NET code to add an image PDFDocument = New PDFDocument(inputFilePath) ' Get a text manager from
adding text to a pdf form; add text pdf reader
1060
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 5,MAY 2008
Fig. 2. Proposed 4-bit PWAM serial-link transceiver. (a) Block diagram. (b) Waveforms. (c) PWAM-encoded format with detecting levels in a symbol time.
Fig. 3. Other different PWAM formats.
VB.NET PDF Text Extract Library: extract text content from PDF
With this advanced PDF Add-On, developers are able to extract target text content from source PDF document and save extracted text to other file formats
how to insert text in pdf reader; add text to pdf
C# PDF Text Extract Library: extract text content from PDF file in
How to C#: Extract Text Content from PDF File. Add necessary references: RasterEdge.Imaging.Basic.dll. RasterEdge.Imaging.Basic.Codec.dll.
add text to pdf in acrobat; add text to pdf document online
YANG AND LEE: PWM AND PAM SIGNALING HYBRID TECHNOLOGY FOR SERIAL-LINK TRANSCEIVERS
1061
Fig. 4. Power spectrum density of the (a) 2-PAM (NRZ), (b) 4-PAM, (c) 4-PWM, and (d) proposed PWAM on a logarithmic axis for 1-Gb/s NRZ inputs.
The proposed 4-bit PWAM-encoded signal with a uniformly
quantized level of amplitudes can be formulated as
x
4
-
PWM
(t) =
k=−∞
d
k
·P
i4
(e
k
,t − 4kT
b
)
P
i4
(e
k
,t) =
1, 0 ≤ t ≤ 4e
k
T
b
0, otherwise
d
k
1
2
,−
1
4
,
1
4
,
1
2
(6)
where the unit pulse function P
i4
has a duration of 4T
b
,and
the RI level is represented as 0. If a uniform quantization is
applied to the PWM format in the PWAM technique, then we
have e
k
=c
k
.Also, it can be shown that the minimum pulse
width is equal to 4T
b
/5. Due to a smaller pulse width than the
conventional NRZ (2-PAM) case, the transmitted regime results
in more ISI and cannot efficiently transmit for high-speed
operation. In the receiver, the digital data are recovered from the
propagated waveform over a bandwidth-limited channel, which
causes a reduction in the amplitude and pulse width of the
received signal. This ISI effect is an inevitable consequence of
the channel low-pass characteristics. One visual way to improve
ISI is to enlarge the pulse width of the transmitted signal. For
areasonable pulse width in a PWM format, e
k
in (6) can be
designed as
e
k
2
7
,
3
7
,
4
7
,
5
7
.
(7)
In this case, the minimum pulse width T
p,min
is equal to
8T
b
/7, which introduces better ISI than the conventional
2-PAM, even the PWAM with e
k
=c
k
.Moreover, maximizing
the minimum pulse difference ∆T
p,min
[shown in Fig. 2(c)]
is also another eye consideration. In (7), ∆T
p,min
is equal
to 4T
b
/7. Other choices of e
k
,such as {3/9, 4/9, 5/9, 6/9},
{4/11,5/11, 6/11, 7/11}, etc., can produce wider pulse width
than (7), but ∆T
p,min
becomes small, thereby reducing the eye
response. In reality, a reasonable ∆T
p,min
depends on the data
rate and transmitted media. Considering the tradeoff between
T
p,min
and ∆T
p,min
, as well as the simplified circuitry, we
utilize (7) in this paper.
Fig. 4 shows the power spectrum density on a log–log scale
under the same transmitted data rate. The input rate is assumed
to be 1 Gb/s for NRZ data [shown in Fig. 4(a)], and the
data are also applied to the modulated techniques: the 4-PAM,
the 4-PWM, and the PWAM [shown in Fig. 4(a)–(c)]. It is
interesting to note that PWM and PWAM signals have a line
component at the transmitted symbol rate due to the edge-
periodic characteristics.
D. Summarized Features of the PWAM
In this paper, the binary data are encoded into pulses with
different widths and amplitudes. The important features of the
proposed PWAM scheme are summarized in the following.
1) With the characteristics of PWM, the necessary compo-
nent of clock is embedded in the encoded signals. Thus, in
the receiver, a conventional PLL could easily extract the
VB.NET PDF Password Library: add, remove, edit PDF file password
VB: Add Password to PDF with Permission Settings Applied. This VB.NET example shows how to add PDF file password with access permission setting.
how to add text to pdf document; how to insert text into a pdf
C# PDF Password Library: add, remove, edit PDF file password in C#
C# Sample Code: Add Password to PDF with Permission Settings Applied in C#.NET. This example shows how to add PDF file password with access permission setting.
how to add text to a pdf in acrobat; how to add text to a pdf file in acrobat
1062
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 5,MAY 2008
Fig. 5. Transmitter block diagram.
clock from the incoming data stream, and the multiphase
outputs of the voltage-controlled oscillator (VCO) in the
PLL could be used to demodulate the PWM-encoded
signal.
2) For a given data rate, the multilevel PAM scheme reduces
the symbol rate, as compared to a conventional 2-PAM
system. The symbol rate reduction lowers not only the ISI
in the channel but the maximum required on-chip clock
frequency as well. By transmitting multiple bits in each
symbol time, the required bandwidth of the channel for a
given bit rate decreases, and the system channel efficiency
increases.
3) For a 4-bit modulated technique, the proposed 4-bit
PWAM merged with a 2-bit PWM and a 2-bit PAM
can arrive at reasonable high-speed applications. The
data rate is actually lower than the 4-PAM or 8-PAM
but higher than the conventional PWM. Furthermore,
it is almost difficult to work by utilizing a 4-bit PAM
(16-PAM) technique for a high-speed link due to the
worse ISI response to amplitudes.
4) The pin count can be more reduced by transferring the
4-bit data channels and the clock channel over a sin-
gle transmitted channel through modulation techniques,
e.g., PAM and PWM.
5) A preemphasis scheme at the transmitter is used to con-
vert the loss of the channel [1]–[5]. It illustrates the
reduction in the received eye height due to the transmit
preemphasis event for a channel.
Moreover, the chip cost and power consumption are also
important considerations.
III. T
RANSMITTER
D
ESIGN
The PWAM transmitter is shown in detail in Fig. 5. It
contains three main building blocks: a PWM modulator, a PAM
modulator, and a preemphasis scheme. A delay-locked loop
(DLL) provides evenly spaced clock phases that are used to
produce PWM-encoded signals. After processing Tx-bit0 and
Tx-bit1 using the PWM technique, PAM signaling is used to
Fig. 6. Timing diagramof the PWM modulator.
modulate the information from Tx-bit2 and Tx-bit3. In addition
to the PWAM modulator, the transmitter incorporates a preem-
phasis block, generating preemphasis for both step-up and step-
down code changes. Preemphasis compensates for the limited
bandwidth of the package leads and channel medium [14].
A. PWM Modulator
The PWM modulator is made by a DLL and a phase con-
troller. A DLL is a circuit that synchronizes the output clock
to its input clock. It consists of a phase detector (PD), a
charge pump, a low-pass filter (LPF), and a seven-stage voltage-
controlled delay line (VCDL). The input clock Tx-CK is fed
into both PD and VCDL, and the output clock is a delayed
version of Tx-CK. The PD detects the phase error between
two inputs, which is used to control a charge-pump current,
charging and discharging the LPF. The following VCDL is
controlled by a filtered control voltage, and the adjusted output
clock is fed back to PD. Through the feedback operation, the
closed loop tends to insert a delay time of one clock between
two inputs for clock synchronization. The DLL is used to
generate seven-phase sequences, and five phases are actually
used to form PWM signaling. By changing the phase-switching
sequence, as illustrated in Fig. 6, the PWM signal is produced
by the phase controller. The pulse width is dependent on the
input data bits Tx-bit0 and Tx-bit1. The output (Tx-pwm) duty
cycle is (n + 2)/7, where n = 0, . . . , 3. The phase controller,
VB.NET PDF Field Edit library: insert, delete, update pdf form
By using RaterEdge .NET PDF package, you can add form fields to existing pdf files, delete or remove form field in PDF page and update PDF field in VB.NET
add text pdf; how to insert text box on pdf
VB.NET PDF Text Add Library: add, delete, edit PDF text in vb.net
Data: Auto Fill-in Field Data. Field: Insert, Delete, Update Field. Redact Text Content. Redact Images. Redact Pages. Annotation & Drawing. Add Sticky Note.
adding text pdf; how to add text to pdf file
YANG AND LEE: PWM AND PAM SIGNALING HYBRID TECHNOLOGY FOR SERIAL-LINK TRANSCEIVERS
1063
Fig. 7. Phase controller merging the phase selector and the phase-combined generator.
Fig. 8. PAM modulator. (a) Scheme. (b) PWAM-encoded eye diagramand PAM output levels.
C# PDF Field Edit Library: insert, delete, update pdf form field
Able to add text field to specified PDF file position in C#.NET class. Support to change font size in PDF form. Able to delete form fields from adobe PDF file.
add text boxes to pdf document; adding text fields to a pdf
C# PDF Text Add Library: add, delete, edit PDF text in C#.net, ASP
Data: Auto Fill-in Field Data. Field: Insert, Delete, Update Field. Redact Text Content. Redact Images. Redact Pages. Annotation & Drawing. Add Sticky Note.
adding text to pdf file; adding text to a pdf file
1064
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 5,MAY 2008
Fig. 9. Timing diagram. (a) Normal operation (∆t < t
1
). (b)and (c) Mistake
operations (∆t > t
1
and ∆t < 0, respectively).
as shown in Fig. 7, provides the function of the phase selec-
tor and the phase-combined generator to produce the PWM
signals.
B. PAM Modulator
The PAM signaling is used to modulate the information from
Tx-bit2 and Tx-bit3. Fig. 8(a) shows the PAM scheme, which
is composed of a 3-bit current-mode digital-to-analog converter
(DAC) that generates five amplitude levels to represent the PAM
signal. The output current of the 5-PAM signaling circuit can be
given by
I
out
=
2I+Tx-bit2 × 3I +Tx-bit3 × I, if Tx-pwm=1
4I,
otherwise.
(8)
The output has five levels to illustrate the PAM function. When
the PWM signal is at a high level, the output is driven to 2I,
3I, 5I, and 6I by Tx-bit2 and Tx-bit3. When the PWM signal
returns to zero, the output current becomes 4I, which means
that the output signaling returns to a common-mode level. Note
that the reference current I is generated by V
R
/(4R). The load
element is terminated with a value of R in the channel. The
PAM-encoding states are illustrated in Fig. 8(b). Since the value
of ∆V is equal to IR, i.e., V
R
/4, the RI level becomes V
R
,
which is the reference voltage, and is tunable.
The skew effect may result in the uncertainty of the arrival
of the outgoing signals. A simplified timing diagram of the
PAM scheme in Fig. 9 is outlined with its operating mecha-
nism. It is useful to introduce the time interval ∆t, which is
defined as the time difference from the beginning of each bit in
Tx-bit2 and Tx-bit3 to the positive edge of the Tx-PWM signal.
Fig. 10. Transmitter output waveforms. (a) Without preemphasis. (b) With
preemphasis.
When ∆t is negative or larger than t
1
,as shown in Fig. 9(b)
and (c), the PWM scheme fails to decode the output signals.
Note that t
1
is equal to (2/7)T
CK
,which is the interval located
on the low level of the Tx-PWM. To avoid this problem,
the trigger time of the system clock for the incoming data
Tx-bit2 and Tx-bit3 should be located around t
1
,i.e., ∆t < t
1
,
as illustrated in Fig. 9(a). One approach that addresses this
problem can be seen in Fig. 6. The digital data are synchronized
by the phase φ
0
, which is inphase with the system clock,
whereas the rising edge of the PWM signal is triggered by the
phase φ
1
.This guarantees that the time difference ∆t is equal
to T
CK
/7 and smaller than t
1
;therefore, the PAM scheme can
correctly produce the PWAM-encoded signals.
C. Preemphasis Scheme
For the same timing margin, the transmitted signals need
sharper transitions to make the system as tolerant to the
sampling phase error as that in Fig. 2(c). In other words, signal
transitions must become sharper to increase the eye width.
The eye opening can be increased through ISI cancellation,
signal power increase, and noise and jitter reduction. Another
approach, called preemphasis, can also increase the eye width
by increasing the slope of the signal transitions [3], [14].
Fig. 10 shows the transmit and receive waveforms with and
without preemphasis. The preemphasized waveform closely
tracks the original transmitted pattern. Preemphasis is per-
formed using a current-mode charge pump that can entail an
increase in the resolution of the DAC (PAM). Once a signal
transition is detected, the charge pump creates a short pulse
with a constant duration of T
CK
/7 and with an amplitude of
I
RP
+
Tx-bit2
Tx-bit3·I
RP
. The output pump current is
programmed according to the edge direction and the value of
the PWAM-encoded data transition, providing a preemphasized
amplitude proportional to the change. Combining the preem-
phasis current to compensate for its attenuation over longer
channels, the received signal has an opener eye.
YANG AND LEE: PWM AND PAM SIGNALING HYBRID TECHNOLOGY FOR SERIAL-LINK TRANSCEIVERS
1065
Fig. 11. PAM demodulator. (a) Scheme. (b) Comparator with a buffer. (c) Timing diagram.
IV. R
ECEIVER
D
ESIGN
The receiver performs demultiplexing of the serial stream
prior to digital processing. The received data are decoded using
the threshold levels, i.e., voltages and phases. The PWAM
receiver includes a PAM demodulator and a PWM demodulator
to recover the data and the system clock.
A. PAM Demodulator
A block diagram of the PAM demodulator is shown
in Fig. 11(a). The demodulator mainly comprises a 2-bit
Flash analog-to-digital converter (ADC). The ADC consists
of four comparators and regenerative latches, followed by
a thermometer-to-binary decoder. The comparator shown in
1066
IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 5,MAY 2008
Fig. 12. PWM demodulator. (a) Block diagram. (b) Timing. (c) VCO.
Fig. 11(b) is similar to that of [15], which exhibits a self-biased
characteristic with a wider input common range and can achieve
alow bit error rate (BER) at 1 Gb/s. Since the comparator
operates under a 3-V supply voltage V
DDA
,a buffer is employed
to drive a 1.8-V output for digital signals. A resistor ladder
is employed to generate the reference voltages VR0, VR1,
VR2, and VR3 [also shown in Fig. 2(c)]. These voltages are
equal to 2.5∆V , 3.5∆V , 4.5∆V , and 5.5∆V , respectively. The
simplified timing of the PAM-decoded operating mechanism
is illustrated in Fig. 11(c). It is interesting to note that the
PWM-encoded signal can be recovered by
B1
B2, and its
rising edge periodically appears. Hence, we can use the PWM
signal to trigger the outputs of the comparators and regenerate
the digital data. Additionally, a delay buffer can be employed
for timing requirement. Finally, a decision circuit, which is
formed by D flip-flops, is driven by the system clock and then
retimes the decoded data. The clock is provided by the PWM
demodulator, as discussed in Section IV-B.
B. PWM Demodulator
Fig. 12(a) shows the PWM demodulator. The system clock
can be recovered by a PLL from the PWM-encoded signals.
The PLL here acts similar to the transmitter’s DLL. It produces
14 intermediate phases by alternating the polarity of the inputs
for the differential-to-single-ended circuit following every full-
differential VCO’s ring stage. The PLL synchronizes the VCO
to the PWM-encoded signal by comparing their phases and
controlling the VCO in a manner that tends to maintain an in-
phase relationship between the two. Since the phase comparison
is performed on every cycle, the VCO phase and frequency
do not substantially drift. Thus, phases Q
4
,Q
6
,Q
8
,and Q
10
correspond to the position of the PWM-encoded pulses. As
illustrated in Fig. 12(b), the additional five phases, i.e., Q
3
,
Q
5
,Q
7
,Q
9
,and Q
11
, are used to detect the location of the
falling edge of each PWM-encoded signal. Once the falling
edges are recognized, the symbol can be decoded back to
two bits. The PWM decoder is implemented using a digital
YANG AND LEE: PWM AND PAM SIGNALING HYBRID TECHNOLOGY FOR SERIAL-LINK TRANSCEIVERS
1067
Fig. 13. Microphotograph of the PWAM transceiver.
circuit [9]. Fig. 12(c) shows a seven-stage fully differential
ring oscillator for the VCO. The differential structure has
superior supply and substrate noise immunity. A replica bias
circuit adjusts the load of the delay cells over a wide range in
response to a variable supply current [16]. It ensures that the
output swing of the delay cells remains constant and takes a
variable bias current to cover a suitable range of different output
frequencies.
V. E
XPERIMENTAL
R
ESULTS
The proposed circuit was fabricated in a 0.18-µm N-well
CMOS technology. Fig. 13 shows the microphotograph of the
PWAM transceiver. The chip area is 1.65 × 1.40 mm
2
. This
transceiver is fully integrated, with the exception of the PLL
loop filter. Since the sampling clock used in the receiver is
provided by the PLL, which is a closed loop, the clock would
be more immune from the unwanted timing uncertainty, as well
as process and temperature variations. Resulting from the char-
acteristics of the PLL, the task of the phase-locked receiver is to
adequately reproduce the original clock signal while removing
as much of the noise as possible [17]. The external filter can
be used for adjusting to the loop characteristics of the PLL,
thereby introducing a better dynamic performance. The supply
voltage for the interface circuits of the PAM modulator and
demodulator was 3 V, whereas the PWM circuits used digital
levels from a 1.8-V supply. With the ISI of the transmitted
signal over the channel, enlarging the transmitted amplitude
can obtain a better eye diagram while obtaining a reasonable
output swing. Note that the device process could provide dual
supply voltages, i.e., 1.8 and 3 V, but f
T
degraded under the
3-V process.
An Anritsu pulse-pattern generator MP1763C generated a
1-Gb/s pseudorandom binary sequence (PRBS) of 2
11
−1 as
the transmitted data. A serial-to-parallel converter built on chip
converted every four adjacent bits of the data stream to form
Tx-bit0, Tx-bit1, Tx-bit2, and Tx-bit3. The parallel data were
synchronized with a 250-MHz system clock, i.e., Tx-CK. The
waveforms and the associated quality were obtained using a
Tektronix digital phosphor oscilloscope TDS7704B. The BER
was measured with an Anritsu error detector MP1764C through
an external parallel-to-serial converter.
Fig. 14. Measured transmitted PWAM waveforms for a long PCB trace.
(a) Without preemphasis. (b) With preemphasis.
The PCB trace was a microstrip transmission line with a
characteristic impedance of 50 Ω. The subminiature version
A (SMA) connection was applied to both terminals of the
trace. The input signal was applied to the transmitter on the
test board through an SMA connector and a coaxial cable.
The transmit termination resistor R is set to 50 Ω, an external
100-Ω resistor, and an on-chip 100-Ω resistor in parallel. The
bias current was tuned to generate a fitted RI level of 1.4 V.
The output voltage level of the PWAM transmitter varied from
0.7 to 2.1 V.
To verify the impact of preemphasis, it was used as a
transmitter driver to compensate for rising/falling losses and
to remove ISI in the received signal after a long PCB trace
of around 1 m. Fig. 14(a) demonstrates the eye diagram when
preemphasis is disabled. The advantage of preemphasis can be
seen in Fig. 14(b).
The test channel between the transmitter and the receiver
was a 30-cm trace on the PCB. Fig. 15 shows the waveforms
and eye diagrams of the PWM and PAM signals for 1-Gb/s
Documents you may be interested
Documents you may be interested