РКЖ-3,3 Разъединители постоянного тока (для контактной сети РЖД) — farforelectro.ru

Категория: для контактной сети ржд

Назначение

Разъединители контактной сети постоянного тока типов РКЖ–3,3/1250УХЛ1, РКЖ–3,3/3000УХЛ1 и РКЖ–3,3/4000УХЛ1 предназначены для включения и отключения находящихся под напряжением ненагруженных участков контактной сети постоянного тока электрифицированных железных дорог, а при оперировании двигательным приводом-также для отключения при наибольшем рабочем напряжении токов вспомогательных машин электроподвижного состава, токов отопления пассажирских вагонов и в аварийном режиме-токов подпитки смежных подстанций. Разъединители типа РКЖ–3,3/1250УХЛ1 предназначены также для заземления отключенныхучастков контактной сети.

Привод типа ПРЖ–УХЛ1 предназначен для ручного оперирования разъединителями РКЖ–3,3, привод ПДЖ–1УХЛ1 предназначен для двигательного опрерирования.

Разъединители и привод разработаны по техническим требованиям РЖД, соответствуют ГОСТ 689, ТУ3185–001–00468683–96 и приняты межведомственной комиссией.

Изделия взаимозаменяемы с эксплуатируемыми в настоящее время разъединителями серии РКС и приводами ПР–1.

Разъединители и привод сертифицированы, имеют сертификат соответствия требованиям безопасности №ССФЖТ RU. ЦЭ06.Б.00282.

Конструкция

Разъединители выполнены в виде двухколонкового аппарата качающегося типа, состоящего из цоколя, подвижного и неподвижного изоляторов, главной токоведущей и дугогасительных систем. Разъединители типа РКЖ–3,3/1250УХЛ1 имеют дополнительно заземлитель подвижного ножа.

Применены новые фарфоровые изоляторы с минимальной разрушающей нагрузкой на изгиб 6 кН.

Подвижный изолятор установлен на поворотном основании, качающемся в плоскости продольной оси разъединителя. В поворотное основание установлен специальный подшипниковый узел, не требующий смазки в течение всего срока эксплуатации. Установлен буфер, уменьшающий ударную нагрузку на подвижный изолятор.

Главная токоведущая система состоит из подвижного и неподвижного ножей. Установленные на главных ножах зажимные колодки позволяют непосредственное подсоединение круглых медных или алюминиевых проводов. Контактное нажатие создается подпружиненными ламельными контактами.

Дугогасительная система состоит из двух дугогасительных рогов, установленных на неподвижном и подвижном ножах разъединителей.

Заземлитель представляет собой стальной кронштейн с разъемным ламельным контактом. При отключении разъединителя контакт, установленный на подвижном ноже разъединителя, входит в разъемный ламельный контакт. Такая конструкция выполняет роль механической блокировки от ошибочного оперирования и исключает дополнительный привод для управления заземлителем. Цоколь покрыт горячим цинком, токоведущая система — гальваническим оловом.

Управление разъединителями осуществляется ручными приводами ИВЕЖ65413301 ЭТУ ПРЖ–УХЛ1 или электродвигательными приводами типа ПДЖ–1УХЛ1.

Также управление может осуществляться приводами с техническими параметрами, аналогичными приводам ПДЖ–1УХЛ1 и ПРЖ–УХЛ.

Конструкция разъединителей защищена патентом РФ на изобретение.

Технические характеристики

Приводы ED100, ED250 от компании Dormakaba

1. Общая информация о приводах ED 100 и ED 250 Dormakaba
   В данном документе содержится важная информация о монтаже и безопасной эксплуатации. Его нужно прочитать до начала монтажа. Для обеспечения личной безопасности необходимо соблюдать все приведенные указания. Неправильный монтаж может привести к серьезным травмам. Использование элементов управления, настроек или процедур, не описанных в данном документе, может привести к поражению электрическим током, а также возникновению опасных ситуаций, связанных с напряжением/током и (или) механическими процессами.
1.1 Назначение изделия
   ED 100 и ED 250 Dorma представляют собой электромеханические приводы, предназначенные исключительно для открытия и закрытия внутренних распашных дверей с весом створок до 160 и 400 кг соответственно.
   Выбор подходящей модели зависит от ширины и веса створки.
   Перед монтажом устройства на дымозащитную или противопожарную дверь необходимо убедиться в том, что оно подходит для подобного использования. Перед началом монтажа необходимо убедиться в том, что устройство подходит для соответствующей двери, используя таблицу из раздела 4, и что петли двери могут работать в автоматическом режиме. Длина кабелей, подключенных к внешним компонентам, не должна превышать 30 м.
1.2 Ограничение ответственности
   Приводы ED 100 и ED 250 должны использоваться только по назначению.
   Компания «dormakaba Deutschland GmbH» не несет ответственности за повреждения, полученные в результате внесения несогласованных изменений в дверную систему. Она не несет ответственности за использование неодобренного вспомогательного оборудования.
1.3 Оценка рисков, выполняемая монтажником
   Во время планирования системы производитель (лицо, выполняющее монтаж) и организация-заказчик/владелец здания должны совместными усилиями провести оценку индивидуальных рисков. Для упрощения данной процедуры рекомендуется использовать форму «Оценка рисков». Ее можно найти на вкладке «PRODUCTS» (Продукты). В зависимости от конкретных требований к пространству и групп пользователей в некоторых случаях может потребоваться использовать предохранительные датчики в режиме низкой мощности.
1.4 Индивидуальные требования к защите уязвимых групп населения
   Если после оценки рисков было определено, что существует риск травмирования в результате удара створкой, то во избежание возникновения подобных ситуаций нужно установить дополнительные датчики. Это особенно важно при использовании дверной системы детьми, пожилыми людьми или людьми с ограниченными возможностями.
1.5 Стандарты, законы, нормы и инструкции
   Необходимо соблюдать требования последних версий мировых и национальных стандартов, законов, норм и инструкций.
1.6 Информация/нормы, которые необходимо соблюдать при использовании приводов ED 100 и ED 250 на противопожарных и дымозащитных дверях:
   • Спецификация по использованию систем, фиксирующихся в открытом положении
   • Инструкции Немецкого института строительной техники (DIBt, Берлин) для систем, фиксирующихся в открытом положении
1.7 Остаточные риски
   В зависимости от особенностей конструкции, исполнения двери и используемых защитных устройств нельзя полностью исключить некоторые остаточные риски (в т.ч. раздавливание, удар и прочие риски для детей, оставленных без присмотра). Все пользователи знают об опасной области рядом с вспомогательными кромками закрытия всех распашных дверей (включая двери с ручным приводом). Производитель не может исключить риски, связанные с данной областью. Установка на нее защитных устройств зачастую является нецелесообразной с точки зрения конструкции и функциональности. Для снижения рисков у дилеров можно приобрести приспособления для защиты от раздавливания (резиновый или тканевый кожух). Они не входят в комплект поставки.
1.8 Краткий инструктаж
   После успешной настройки, ввода в эксплуатацию и испытания работоспособности дверной системы руководство по монтажу и эксплуатации должно быть передано ее владельцу. Также нужно провести краткий инструктаж по эксплуатации и техническому обслуживанию дверной системы. Если не указано иное, все размеры приведены в мм.

2. Правила техники безопасности
   Опасность для жизни, связанная с электрическим током
   Работы с электрическими системами должны выполняться квалифицированными электриками:
   • Перед началом работ с электрическими системами и оборудованием необходимо отключить подачу напряжения и заблокировать выключатель.

3. Описание изделия
3.1 Привод ED 100 и ED 250
    Ниже указаны основные компоненты привода. Он должен выбираться в соответствии с шириной и весом створки.

(1) Главный выключатель (2) Разъем питания (3) Блок соединений (4) Соединитель оси на обеих сторонах (5) Система привода (электродвигатель/ зубчатая передача/пружина) (6) Регулятор усилия закрытия (7) Блок управления (8) Импульсный блок питания (9) Разъем для функциональных карт (10) Интерфейс пользователя и информационный экран (11) *Крышка ED Basic RM, крышка ED Vario RM (12) Внутренний переключатель режимов (13) *Стандартный рычаг (14) *Крышка в сборе (15) *Скользящий канал (набор) *поставляется отдельно

3.2 Функции
3.2.1 Режимы работы
   Приводы ED 100 и ED 250 могут работать в 2 режимах: как дверной доводчик или как привод автоматических распашных дверей. В режиме доводчика (см. раздел «Настройка параметров», параметр hd = 1) привод оптимизирован для работы вручную. Данный режим должен использоваться с опциональной функцией Power Assist, если дверь, в основном, работает в ручном режиме и если требуется дверной доводчик. Автоматический режим (см. раздел «Настройка параметров», «Обслуживание», параметр hd = 0) предназначен для автоматического прохода после передачи импульса от датчика движения или кнопки.
3.2.2 Функция силовой поддержки (Power Assist)
   Функция Power Assist может быть активирована, когда устройство работает в режиме доводчика (см. раздел «Настройка параметров», «Обслуживание», параметр hd = 1). Она может включаться во время ручного открытия. Функция силовой поддержки будет автоматически регулироваться в соответствии с заданными параметрами доводчика. Интенсивность силовой поддержки настраивается, что позволяет выполнять требования стандартов DIN 18040, DIN Spec 1104, CEN/TR 15894, BS 8300/2100 и документа «M», вплоть до класса усилия EN 6.
   Наименьший момент сопротивления двери при открытии составляет всего 23 Н·м (5 фунт-сила) – при условии, что не активирован режим фиксации в открытом положения и электропитание включено. При помощи функции силовой поддержки система выдерживает требования Европейского стандарта EN 1154 и обеспечивает безбарьерный проход. Однако данная функция несовместима с режимами Push & Go и контролем ветровых нагрузок, так как они могут мешать легкому открытию двери.
3.2.3 Функция Push & Go
   Функция Push & Go (см. раздел «Настройка параметров», «Обслуживание», параметр PG = 1) может быть активирована в обоих режимах работы. В этом случае дверь будет автоматически открыться при ее ручном перемещении из закрытого положения на угол 4° в направлении открытия.
3.2.4 Контроль ветровых нагрузок
   Приводы ED 100 и ED 250 особенно подходят для установки на входные двери, на которые воздействуют изменяющиеся ветровые нагрузки, а также на внутренние двери, где имеется значительная разница в давлениях. Когда система работает в автоматическом режиме, контроллер ветровых нагрузок следит за скоростью движения створки и корректирует ее, если она превышает или снижается относительно заданного значения.
   Совместно с картой полной мощности привод создает усилие до 150 Н на основной кромке двери, которое в дальнейшем используется для компенсации влияния погодных условий. Функция электронно-управляемого дохлопа активируется на последних 5° цикла закрытия и гарантирует надежное закрытие двери. Производитель рекомендует использовать функцию Push & Go.
3.3 Изделия с низким энергопотреблением
   Привод ED 100/250 отвечает требованиям по применению энергосберегающей продукции в соответствии со стандартом EN 16005 или DIN 18650, ANSI 156.19 и BS 7036-4. Во время ввода в эксплуатацию необходимо отрегулировать параметры привода в соответствии с применимым стандартом.
   Требуемый уровень безопасности системы достигается благодаря следующим характеристикам:
  • уменьшенное динамическое усилие, прилагаемое к створке/контактное усилие;
  • низкая скорость перемещения;
  • уменьшенное статическое усилие, прилагаемое к створке/контактное усилие;
  • ограничение усилия С учетом допустимых отклонений для системы после цикла обучения необходимо измерить фактические усилия, действующие на створку двери, и при необходимости отрегулировать их в соответствии местными нормами и стандартами. Дополнительно можно использовать предохранительные датчики, если этого требует индивидуальная оценка рисков. Необходимость защиты вспомогательной кромки закрытия двери должна определяться отдельно.
3.4 Элементы управления
   Приводы ED 100 и ED 250 являются электромеханическими. Автоматическое закрытие и открытие возможны только при согласованной совместной работе редукторного электродвигателя и блока управления. Для обеспечения оптимальной работы система управления должна знать конкретные параметры двери. Система управления имеет интерфейс пользователя с 4 кнопками и 2-разрядным экраном. Данный интерфейс предназначен для выполнения всех настроек, указанных в перечне параметров. Функции кнопок и отображаемая информация настраиваются во время ввода в эксплуатацию таким образом, чтобы независимо от стороны монтажа происходило правильное отображение цифр и знаков. Надписи к кнопкам можно снять и повернуть.

При нажатии на кнопки можно использовать следующие функции:
▼ Кнопка вниз • Выбор стороны монтажа после сброса питания • Просмотр параметров и сообщений о неисправностях • Уменьшение значения параметра • Импульс открытия • Цикл обучения • Сброс и восстановление заводских параметров (Fact-Setup)
▲ Кнопка вверх • Просмотр параметров и сообщений о неисправностях • Увеличение значения параметра
► Кнопка вправо • Открытие меню параметров • Изменение выбранного параметра • Сохранение изменений параметров
◄ Кнопка влево • Отмена изменений параметров • Выход из меню параметров
◄► Одновременное нажатие на кнопки влево и вправо • Подтверждение сообщения о неисправности • Сброс

3. 5 Функциональные карты
   Карты предназначены для расширения функциональности приводов для распашных дверей ED 100 и ED 250. После установки функциональная карта обменивается данными с блоком управления и устанавливает соответствующие настройки. Важно помнить, что функции карты активны только тогда, когда она подключена к приводу:
   • Первая установленная функциональная карта становится контейнерным модулем. В ней сохраняются функции дополнительных карт. Каждый блок управления имеет всего один контейнерный модуль.
   • Для индикации состояния функциональной карты используется 3 встроенных светодиода. Красный светодиод загорается на карте DCW сразу после обнаружения устройств DCW и используется для индикации обмена данными.
3.5.1 Возможные сочетания
   Ниже перечислены доступные функции. Для различения функциональных карт для каждого типа используется определенный цвет.

3.5.2 Функциональная карта полной мощности–синий/синий, прозрачный
   После подключения данной карты можно использовать весь диапазон скоростей и моментов открытия и закрытия. Она подходит для двустворчатых систем.
3.5.3 Функциональная карта для противопожарных дверей – красный/красный, прозрачный
   Данная функциональная карта необходима для фиксации системы в открытом положении в соответствии с требованиями стандарта EN 14637 или его аналога. Вход с контролем состояния линии для подключения детектора дыма RM-ED или встроенного детектора дыма требует установки функциональной карты для противопожарных дверей. При ее установке функция полной энергии активируется автоматически. Данная карта подходит для двустворчатых систем.
3.5.4 «Профессиональная» функциональная карта – зеленый
   После подключения данной карты можно активировать следующие функции: «сестра/каталка», увеличенное время фиксации в открытом положении и импульсное реле. Она подходит для двустворчатых систем.
3.5.5 Функциональная карта DCW – желтый
   Функциональная карта DCW позволяет подключать к приводу вспомогательные компоненты DCW. Она подходит для двустворчатых систем.
3.5.6 Функциональная карта безбарьерного санузла – черный
   При использовании данной функциональной карты входы и выходы блока управления начинают использоваться для специальных функций, необходимых для подобного применения. Все требуемые вспомогательные компоненты можно подключить напрямую. Функциональная карта безбарьерного санузла не используется для двустворчатых систем.
3.6 Вспомогательные принадлежности
   Помимо множества вспомогательных принадлежностей, к приводам ED 100 и ED 250 можно подключать различные устройства активации, блокировочные устройства, предохранительные датчики и изделия сторонних производителей. Компания «dormakaba» не может гарантировать совместимость с устройствами других производителей. Это может привести к отключению или неправильной работе некоторых функций, а также привести к повреждению привода или подключенного устройства. Привод может подавать на внешние устройства напряжение со следующими максимальными значениями: 1,5 А и 24 В пост. тока. В случае необходимости работы при более высоких значениях (даже временно) требуется подключить внешний блок питания для предотвращения выхода привода из строя.
3.6.1 Устройство активации
   Обычно в качестве устройств активации используют радарные датчики движения, пассивные инфракрасные датчики движения, кнопки, переключатели, сенсорные кнопки, радиоприемники, ИК-приемники, системы контроля доступа, телефонные и переговорные системы.
Минимальные требования: Рабочее напряжение при подаче питания от привода: 24 В постоянного тока ±5 % Длительность импульса: не менее 200 мс Сухой выход: (при использовании внутреннего сигнального входа, внешнего детектора или режима «Ночь/банк») Напряжение на выходе (телефонные системы): не более 24 В постоянного/переменного тока ±5 %
Далее — Монтаж привода ED100, ED250

Электроника | Бесплатный полнотекстовый | Односторонний передатчик PAM-4 0,17 пДж/бит 28 Гбит/с/контакт для встроенных нетерминированных каналов малой дальности

1.

Введение

Появление приложений, интенсивно использующих данные, таких как искусственный интеллект (ИИ) и облачные технологии сервисы требуют обработки огромного количества данных между процессорами и памятью. В таких массивно-параллельных интерфейсах память-процессор несимметричный канал является предпочтительным электрическим интерфейсом, поскольку сокращение количества выводов является наиболее существенным системным ограничением. Несколько таких примеров — интерфейс динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) и интерфейс памяти с высокой пропускной способностью (HBM). Кроме того, интерфейс «микросхема» с коротким радиусом действия, такой как пучок проводов (BoW), также использует несимметричный канал в качестве физического уровня.

В высокоскоростных несимметричных соединениях основная цель проектирования состоит в том, чтобы максимизировать скорость передачи данных на контакт при минимальных затратах энергии на передачу бита. Традиционно увеличение скорости передачи данных означает уменьшение времени передачи или, что то же самое, увеличение частоты символов в сочетании с мягкой коррекцией канала. Однако последние разработки [1,2] продемонстрировали возможность использования многоуровневой сигнализации для односторонних каналов, что позволяет увеличить скорость передачи данных без уменьшения битового времени. Например, авторы в [1] продемонстрировали скорость 22 Гбит/с/контакт для несимметричного интерфейса GDDR6X с использованием четырехуровневой схемы сигнализации с амплитудно-импульсной модуляцией (PAM-4), где последовательное окончание источника (SST) в режиме напряжения структура используется в качестве передатчика. В [3,4] передатчик с псевдооткрытой логикой (PODL) генерирует сигнал PAM-4, регулируя значение сопротивления в драйвере.

Одной из проблем использования многоуровневой сигнализации является минимизация затрат на электроэнергию. В частности, генерация выходных сигналов среднего уровня в структурах SST и PODL зависит от резистивных делителей напряжения. Учитывая согласование импеданса с импедансом канала, этот подход неизбежно потребляет большое количество статического тока при генерации выходных сигналов среднего уровня. Соответственно, стоимость энергии ранее опубликованного несимметричного передатчика PAM-4 обычно выше, чем у бинарного передатчика, например, примерно 1 пДж/бит для 12 Гбит/с [5] и 3,1 пДж/бит для 18 Гбит/с [5]. 3].

В этом документе представлен маломощный передатчик PAM-4 со скоростью 28 Гбит/с/контакт, оптимизированный для встроенного в микросхему канала с малым радиусом действия без оконечной нагрузки, с энергоэффективностью 0,17 пДж/бит. Предлагаемый передатчик PAM-4 генерирует выходные сигналы среднего уровня, используя емкостное разделение заряда, а не резистивное деление, что приводит к существенной экономии энергии. В то время как использование драйвера с емкостной связью без возврата к нулю (NRZ) без согласующего сопротивления было предметом предыдущей публикации [6], такие структуры несовместимы с генерацией многоуровневых выходов. Напротив, предлагаемая нами структура передатчика преодолевает такие ограничения и обеспечивает как низкую стоимость энергии, так и многоуровневую генерацию для неограниченных каналов.

Этот документ организован следующим образом. Раздел 2 описывает архитектуру передатчика. В разделе 3 представлена ​​концепция и конструкция предлагаемой схемы передатчика на уровне транзисторов. Измеренная производительность показана в Разделе 4. Раздел 5 завершает статью подведением итогов.

2. Архитектура передатчика

На рис. 1а показана блок-схема предлагаемого передатчика вместе со встроенным глазком для измерения глазковой диаграммы на кристалле. Передатчик состоит из генератора псевдослучайных двоичных последовательностей (PRBS) 27-1, кодера PAM-4, двух драйверов PAM-4 и аналогового мультиплексора 2-к-1 (MUX). Генератор PRBS управляет кодером PAM-4 случайными цифровыми битами шириной 4 бита, создавая пару битовых потоков D 9 шириной 4 бита.0017 E <3:0> и D _O <3:0>.

Кодер PAM-4, таблица кодирования которого показана на рис. 1b, предназначен для управления переключателями передатчика таким образом, что генерируются четыре различных уровня. Два битовых потока от кодеров синхронизируются как по переднему, так и по заднему фронту CLK _TX соответственно и управляют соответствующими драйверами PAM-4. Сгенерированные два выходных напряжения затем напрямую мультиплексируются аналоговым мультиплексором, создавая сигнал PAM-4 со скоростью 28 Гбит/с при V _TX , когда CLK _TX равно 7 ГГц.

Глазной монитор, показанный в красной рамке на рис. 1а, состоит из двух компараторов и тактового генератора, который включает в себя делитель частоты, 4-разрядный цифро-временной преобразователь (DTC) и тактовый генератор компаратора. Временная диаграмма для DTC и компараторов показана на рисунке 1c. Код неисправности рассчитан на полный диапазон в 1 единичный интервал (UI) путем интерполяции CLK _DIVp и CLK _DIVp , где CLK _DIVp — это задержанный CLK _DIV , синхронизированный по задним фронтам CLK _TX . Два компаратора генерируют выходные сигналы, сравнивая полученное напряжение V _RX с соответствующими опорными напряжениями, V _REF1 и V _REF2 , где для двух опор применяется постоянное смещение, т. е. V _REF2 = V _REF1 + В _ОС . Компаратор работает на частоте f _clk /256, так что ошибкой метастабильности компаратора можно пренебречь. Чтобы получить глазковую диаграмму, выходные сигналы двух компараторов собираются при сканировании как опорных напряжений, так и управляющих битов DTC. После этого двумерная гистограмма V _RX создается путем постобработки распределения выходных данных.

3. Схемная реализация

На рис. 2 показана схема транзисторного уровня драйвера PAM-4, который формирует четырехуровневые выходы, т.е. . Самый высокий и самый низкий уровни генерируются путем включения M ₀ и M ₈ соответственно, что по существу совпадает с драйверами SST. Ключевое отличие заключается в генерации выходов среднего уровня, V _L1 и V _L2 . В отличие от драйвера SST, в котором используется резистивное деление напряжения [1], в предлагаемом передатчике используются конденсаторы и устройства с диодным подключением, имеющие два разных типа порогового напряжения для определения выходных сигналов среднего уровня.

В частности, средние уровни напряжения определяются локальным буфером напряжения, состоящим из устройств с диодным включением (M ₁ и M ₂ ) и транзисторов утечки (M ₅ и M ₆ ) . Диодный М ₁ и M ₂ работают в области насыщения, поэтому напряжение затвор-исток увеличивается с пороговым напряжением и током смещения. Для генерации двух разных средних уровней мы используем устройство Super Low-V _TH (SLVT) для M ₁ и устройство High-V _TH (HVT) для M ₂ , так что V _L2 выше чем V _L1 . Транзисторы утечки обеспечивают статический путь тока к устройствам, подключенным к диодам, когда соответствующий уровень напряжения не передается, и, следовательно, немного ухудшают общую энергоэффективность. Однако они необходимы для тонкой настройки V _L1 и V _L2 до желаемого уровня напряжения. В нашей реализации в КМОП 28 нм V _L1 и V _L2 настроены на 720 мВ и 330 мВ соответственно, путем выбора постоянного тока в утечке 90 мкА.

Сгенерированные средние уровни передаются за счет распределения заряда между локальным накопительным конденсатором C _big1 или C _big2 и общей емкостью канала без нагрузки. Обратите внимание, что в ненагруженном интерфейсе с коротким радиусом действия, длина дорожки которого составляет менее 1 мм, принято моделировать канал как чисто емкостный с емкостью канала в диапазоне от 200 фФ/мм до 500 фФ/мм в зависимости от структуры канала и процесса. 7,8]. Таким образом, встроенный в микросхему передатчик может быть выполнен в виде емкостного драйвера с высоким импедансом.

Рисунок 3 иллюстрирует детали работы драйвера PAM-4. Для удобства обозначений мы обозначаем уровни сигнала как +3, +2, +1 и +0 от самого высокого к самому низкому соответственно. При передаче на уровне +3 включается PFET M ₀ , чтобы соединить V _OUT с V _DDQ . Точно так же NFET M ₈ соединяет V _OUT с землей при передаче уровня +0. Для уровней +2 или +1 предварительно заряженный C _big2 или C _big1 подключается к каналу через M ₃ или M ₄ при отключенных транзисторах утечки. Обратите внимание, что M ₃ — это PFET, потому что уровень +2 близок к V _DDQ , а M ₄ — это NFET, учитывая, что уровень +1 близок к земле. Поскольку при передаче уровня +2 или +1 выход на самом деле не «управляется», выход энкодера PAM-4 гарантирует, что C _big1 и C _big2 полностью предварительно заряжены, когда они не используются. Например, при передаче на уровне +3, +1 или +0 транзистор утечки M ₅ включается, чтобы C _big2 быстро предварительно зарядился до нужного уровня напряжения. Точно так же кодер PAM-4 гарантирует, что C _big1 предварительно заряжен, когда передатчик не передает на уровне +1.

На рис. 4 показана концептуальная принципиальная схема вместе с смоделированной глазковой диаграммой драйвера, где C _ch — канальный конденсатор. Когда передаются средние уровни, происходит распределение заряда между C _big1 или C _big2 и каналом для формирования напряжения TX. В частности, напряжение, образованное разделением заряда, может быть выражено как

Таким образом, чтобы поддерживать передаваемое напряжение среднего уровня как можно ближе к V _L2 или V _L1 , уравнение (1) показывает, что C _big1 или C _big2 должно быть намного больше, чем C _ч . Обратите внимание, что подпороговая проводимость M ₁ или M ₂ может повлиять на V _L1,TX или V _L2,TX , если передаются длительные повторяющиеся уровни +1 или +2, поскольку подпороговый ток медленно заряжает C _{. big1} или C _{большой2} . В этой конструкции можно отправить примерно до 40 повторяющихся уровней +1 или +2, не вызывая заметного изменения уровня напряжения. В практических ситуациях в большинстве систем интерфейса памяти используются некоторые схемы кодирования, такие как 8 бит/10 бит в экспресс-подключении периферийных компонентов (PCIe) или контроль циклическим избыточным кодом (CRC) в системе с двойной скоростью передачи данных (DDR), и эти дополнительные кодировки предотвратить отправку передатчиком длинной и идентичной повторяющейся битовой комбинации.

В этой работе мы стремимся к тому, чтобы общая емкость канала была меньше 100 фФ, что соответствует примерно 0,1 мм межсоединения на кристалле. Поэтому в нашем проекте используется 9пФ C _big1 и C _big2 соответственно, что примерно в 190 раз больше, чем C _ch . Для эффективности площади мы используем низковольтный _TH NFET для создания МОП-конденсатора для реализации C _big1 и C _big2 вместо конденсатора с металлическими штифтами, поскольку линейность конденсатора не имеет решающего значения.

Микрофотография прототипа и структура поперечного сечения короткозаходного канала, использованного в данной работе, представлены на рис. 5. В конструкции канала, аналогичной использованной в [7], в качестве сигнального используется металл 6 слой с металлом 7 и металлом 5 в качестве верхнего и нижнего экранирующих слоев соответственно. Сигнальная линия имеет ширину 0,6 мкм, а соседние экранирующие провода расположены на расстоянии 0,4 мкм друг от друга. Наше извлеченное моделирование показывает, что эта структура имеет емкость канала 0,47 фФ/мкм. В данной работе длина межсоединения на кристалле составляет 100 мкм, что соответствует общей емкости канала примерно 47 фФ.

4. Результаты измерений

На рис. 6 показаны измерительная установка и тестовая плата для прототипа микросхемы, изготовленной по 28-нм техпроцессу CMOS. Предлагаемый TX и глазной монитор занимают 8670 мкм2 и 2620 мкм2 соответственно. Внешний источник сигнала обеспечивает дифференциальную синхронизацию с частотой 7 ГГц для микросхемы передатчика. Форма выходного сигнала передатчика фиксируется встроенным на кристалле глазком путем развертки управляющих битов DTC и опорных напряжений постоянного тока с использованием двух встроенных компараторов. По полученным выходным сигналам двух компараторов мы определяем, находится ли выходное напряжение канала между двумя предоставленными эталонами в определенный момент времени, что позволяет нам рассчитать гистограмму распределения напряжения и, следовательно, построить глазковую диаграмму.

На рис. 7 показана глазковая диаграмма, полученная на скорости 28 Гбит/с с применением описанного метода, а также вертикальная гистограмма сигнала в конце канала. Хотя наши глазковые измерения ограничены временным разрешением DTC, а также точностью внешних эталонов, глазковая диаграмма показывает, что наихудшее горизонтальное открытие глаза составляет приблизительно 0,2 UI, а вертикальное открытие глаза составляет приблизительно 40 мВ. . На рис. 7b показана вертикальная гистограмма передатчика при определенных настройках DTC, на которой четко видны четыре различных уровня.

Измеренное падение мощности показано на рис. 8. При напряжении 1,1 В V _DDQ общая потребляемая мощность микросхемы составляет 6,47 мВт, а передатчик без генератора PRBS потребляет примерно 75 % общей мощности. В таблице 1 сравниваются характеристики прототипа передатчика с недавно опубликованными несимметричными передатчиками. Предлагаемая передача обеспечивает наилучшую энергетическую эффективность 0,17 пДж/б и самую высокую скорость передачи данных среди всех высокоскоростных несимметричных передатчиков, даже несмотря на то, что длина канала, используемого при измерении, относительно короче.

5. Выводы

Мы представили высокоскоростной несимметричный передатчик PAM-4 для канала с коротким радиусом действия. Изготовленный по 28-нанометровому техпроцессу CMOS, прототип микросхемы обеспечивает скорость передачи данных 28 Гбит/с на контакт для 100-микронного нетерминированного канала на кристалле с современной энергоэффективностью 0,17 пДж/бит при использовании 1,1 В. напряжение питания. Ключом к достижению высокой энергоэффективности является использование конденсатора и утечки для генерирования выходных сигналов среднего уровня вместо разделения напряжения. С продемонстрированной производительностью мы считаем, что предложенная структура может стать многообещающей топологией передатчика для массивно-параллельных систем межсоединений следующего поколения на кристалле.

Вклад авторов

С.П. и Дж.К. предложил архитектуру. С.П. спроектировал схему и выполнил все измерения. С.П. написал первоначальную рукопись, а Дж.К. руководил рукописью. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа была частично поддержана компанией Samsung Chip Interconnect Solutions и грантом Института планирования и оценки информационных и коммуникационных технологий (IITP), финансируемым правительством Кореи (MSIT) (№ 2022-0-01171, A Development интеллектуального физического интерфейса для высокоскоростной передачи данных PIM).

Благодарности

Авторы благодарят IDEC, KAIST, за поддержку инструмента САПР.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Hollis, T.M.; Шнайдер, Р.; Брокс, М.; Хайн, Т .; Спиркл, В .; Бах, М.; Балакришнан, М.; Дитрих, С .; Фанфрок, Ф.; Иванов М.; и другие. 8-гигабитная память GDDR6X DRAM с пропускной способностью 22 Гбит/с на контакт с односторонней сигнализацией PAM-4. IEEE J. Твердотельные схемы 2022 , 57, 224–235. [Академия Google] [CrossRef]
2. «> Ким, Дж.; Кунду, С .; Баланкутти, А .; Бич, М.; Ким, Британская Колумбия; Ким, С .; Лю, Ю.; Мурти, Южная Каролина; Вали, П.; Ю, К.; и другие. Передатчик PAM-4 на базе ЦАП 224 Гбит/с с 8-контактным FFE в 10-нм CMOS. В материалах Международной конференции IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) 2021 г., Сан-Франциско, Калифорния, США, 13–22 февраля 2021 г.; стр. 126–128. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Хён, К.; Чон, Ю.-У.; Ким, С .; Че, Дж.-Х. Односторонний передатчик PAM-4 со скоростью 18 Гбит/с/контакт для интерфейсов памяти с адаптивным согласованием импеданса и компенсацией выходного уровня. Электроника 2021 , 10, 1768. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Seo, J.; Ли, С.; Ли, М.; Луна, К.; Kim, B. A 20 Гбит/с/контакт, 0,0024 мм ² Односторонний DECS TRX с самонарезкой/автоматической десериализацией без CDR для повышения устойчивости к ошибкам рабочего цикла и шуму питания RX для DCC/CDR- меньше интерфейсов с малой досягаемостью памяти. В материалах Международной конференции IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) 2022 г., Сан-Франциско, Калифорния, США, 20–26 февраля 2022 г.; стр. 1–3. [Академия Google] [CrossRef]
5. Коссель, М.; Тойфл, Т .; Франчезе, Пенсильвания; Брендли, М .; Менольфи, К.; Бухманн, П.; Кулл, Л.; Андерсен, ТМ; Морф, Т. 8-контактный передатчик 6b NRZ/PAM-4 Tomlinson-Harashima с предварительным кодированием, 8 Гбит/с, 1,5 мВт/Гбит/с, для будущих приложений с памятью на 22-нм CMOS. В сборнике технических документов Международной конференции по твердотельным схемам IEEE 2013 г., Сан-Франциско, Калифорния, США, 17–21 февраля 2013 г.; стр. 408–409. [Google Scholar] [CrossRef]
6. Lee, J.; Ли, В .; Чо, С. 2,5-Гбит/с встроенный приемопередатчик межсоединений с перекрестными помехами и эквалайзером ISI в 130-нм CMOS. IEEE транс. Цепи Сист. Я Регул. Пап. 2012 , 59, 124–136. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Кулькарни В.В.; Лим, В. Ю.; Чжао, Б.; Ян, Д.Л.; Ван, Ю.С.; Чжоу, Дж .; Арасу, Массачусетс. Приемопередатчик NoC, устойчивый к PVT, 5,1 Гбит/с, 60,3 фДж/бит/мм. В материалах Азиатской конференции IEEE по твердотельным схемам (A-SSCC) 2016 г., Тояма, Япония, 7–9 ноября 2016 г.; стр. 141–144. [Google Scholar] [CrossRef]
8. Lee, S.; Юн, Дж.; Ким, С. 78,8 фДж/б/мм 12,0 Гбит/с/провод емкостно-управляемой встроенной линии более 5,6 мм с комбинированной технологией смещения заземления FFE для линии глобальной шины DRAM в 65-нм CMOS. В материалах Международной конференции IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) 2022 г., Сан-Франциско, Калифорния, США, 20–26 февраля 2022 г.; стр. 454–456. [Академия Google] [CrossRef]
9. Менсинк, Э.; Шинкель, Д.; Клумперинк, EAM; ван Тейл, Э.; Наута, Б. Энергоэффективная гигабитная связь через встроенные межсоединения с емкостным управлением RC-Limited. IEEE J. Твердотельные схемы 2010 , 45, 447–457. [Google Scholar] [CrossRef]
10. «> Хсу, Ю.-Ю.; Куо, ПК; Чуанг, К.-Л.; Чанг, П.-Х.; Шен, Х.-Х.; Чан, К.-Ф. 7 нм, 0,46 пДж/бит, 20 Гбит/с, с прямой связью BER 1E-25 с использованием минимального внутреннего автоматического выравнивания и помехоустойчивого кодирования. Материалы симпозиума по технологии СБИС 2021 г., Киото, Япония, стр. 13–19.июнь 2021 г.; стр. 1–2. [Google Scholar]
11. Парк, Х.; Чой, Ю .; Сим, Дж.; Чой, Дж.; Квон, Ю.; Песня, Дж.; Ким, К. 0,385 пДж/бит 10 Гбит/с TIA-терминированный приемопередатчик Di-Code с выравниванием с задержкой по фронту, ECC и калибровкой несоответствия для интерфейсов HBM. В материалах Международной конференции IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) 2022 г., Сан-Франциско, Калифорния, США, 20–26 февраля 2022 г.; стр. 1–3. [Google Scholar] [CrossRef]

Рисунок 1.
( a ) Общая архитектура предлагаемого передатчика PAM-4 для канала ближнего радиуса действия и монитора глаз; ( б ) Таблица ввода-вывода энкодера ПАМ-4; и ( c ) временная диаграмма передатчика и глазкового монитора.

Рис. 1.
( a ) Общая архитектура предлагаемого передатчика PAM-4 для канала ближнего радиуса действия и монитора глаз; ( b ) Таблица ввода-вывода энкодера PAM-4; и ( c ) временная диаграмма передатчика и глазкового монитора.

Рисунок 2.
Схемная реализация предлагаемого драйвера РАМ-4.

Рис. 2.
Схемная реализация предлагаемого драйвера РАМ-4.

Рисунок 3.
Работа драйвера PAM-4.

Рисунок 3.
Работа драйвера PAM-4.

Рисунок 4.
Упрощенная принципиальная схема драйвера PAM-4 и смоделированная глазковая диаграмма.

Рис. 4.
Упрощенная принципиальная схема драйвера PAM-4 и смоделированная глазковая диаграмма.

Рисунок 5.
( a ) Микрофотография прототипа и ( б ) сечение канала.

Рисунок 5.
( a ) Микрофотография прототипа и ( b ) поперечного сечения канала.

Рисунок 6.
( a ) Установка для измерения и ( b ) тестовая плата.

Рисунок 6.
( a ) Установка для измерения и ( b ) тестовая плата.

Рисунок 7.
( a ) Измеренная глазковая диаграмма от встроенного видеомонитора и ( b ) вертикальная гистограмма на фазе дискретизации.

Рис. 7.
( a ) Измеренная глазковая диаграмма встроенного видеомонитора и ( b ) вертикальная гистограмма на фазе тактового импульса.

Рисунок 8.
Пробой мощности передатчика PAM-4 на скорости 28 Гбит/с/пин.

Рис. 8.
Пробой мощности передатчика PAM-4 на скорости 28 Гбит/с/пин.

Таблица 1.
Сравнение производительности с другими последними передатчиками.

Таблица 1.
Сравнение производительности с другими последними передатчиками.

	Низкоскоростной встроенный передатчик			Высокоскоростной встроенный передатчик
	[9] JSSC’10 9038 0	[6] TCAS-Ⅰ’12	[7] ASSCC’ 16	[10] СБИС’21	[11] ISSCC’22	[4] ISSCC’22	Настоящая работа
Технология 90 408	90 нм КМОП	130 нм КМОП	28 нм КМОП	7 нм КМОП	28 нм КМОП	28 нм КМОП	28 нм КМОП
Сигнализация	NRZ	NRZ	RZ /NRZ	NRZ	Di-код	NRZ (* DECS)	PAM-4
Тип линии	Встроенная металл 90 408	Встроенный металлический	Встроенный металлический	Si-вставка	На кристалле Металл	На кристалле Металл	На кристалле Металл
Питание Напряжение (В)	1,2 90 408	Н/Д	0,9/1	0,8	1,0 (TX)/1,2 (RX)	Н/Д	1,1
Скорость передачи данных (Гбит/с)	2	2,5	4. 4	20	10	20	28
Энергия Эффективность	** 0,28 пДж/б	0,06 пДж/б	0,0524 пДж/б/мм	** 0,46 пДж/б	** 0,385 пДж/б	1,09 пДж/б	0,17 пДж/б
Канал Длина	10 мм	10 мм	1 мм	1 мм	6 мм	1 мм 904 08	100 мкм
Площадь (мм 2 )	Н/Д	0,0034	0,015	Н/Д	** 0,0046	0,002428	0,008673

* Встроенная тактовая сигнализация данных ** Включите RX.

© 2022 авторами. Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

7PJ483/190J | Приводной ремень Hutchinson Rubber Poly V PJ, длина 483 мм, ширина 16,38 мм

Посмотреть все Поликлиновые ремни

7 В наличии на складе для доставки в течение 4–6 рабочих дней

tickAdded

Посмотреть корзину

Цена Каждый

MYR72 .90

шт.	За шт. 5
13–24	71,36 малайзийских ринггитов
25 +	69,23 рингг. Деталь №: 7PJ483/190J Производитель: Hutchinson COO (страна происхождения): FR Листы технических данных docPdfТехнический паспорт — 7PJ483/190J Законодательство и соответствие Главный операционный директор (страна происхождения): FR Подробная информация о продукте Поликлиновой ремень Hutchinson представляет собой приводной ремень с продольными ребрами, специально разработанный для промышленности. Он может быть установлен на фиксированном межосевом расстоянии и поглощает вибрации, снижая уровень шума.