随着移动互联网技术的高速发展,MIPI联盟成为了发展的主流趋势,正在引领半导体行业多领域协同发展。MIPI协议是一种灵活的源同步串行接口标准,包含MIPI DSI协议和MIPI CSI协议,用于连接主机的显示器模块和移动设备的摄像头模块,同时具备高速率、低功耗、低抖动和极佳的抗电磁干扰能力等优点。本文研究的MIPI D-PHY物理层会直接影响数据信号的传输速率和质量,在协议中起到关键作用。在时钟通道设计中,采用了全差分的带占空比校正的高速时钟电路设计,可以确保时钟信号无损耗的从发送端传递到接收端,数据传输准确率提高,这是本设计的一个创新点。时钟校正电路主要由占空比检测模块、占空比调整模块和时钟缓冲器组成,其中占空比检测模块采用了结构简单、检测范围宽、检测精度高的折叠式共源共栅放大器结构,占空比调整模块采用了单级时钟缓冲器和跨导运算放大器相配合的结构,实现校正时钟占空比的目标。在高速模式设计中,包含高速发射器模块和高速接收器模块两个部分。其中,高速发射器模块由差分信号发生器和H-bridge NMOS桥式驱动器组成,采用可扩展低压信号协议同步传输差分高速数据。高速接收器模块采用了超宽共模范围差动放大器结构,这是本设计的一个创新点,可以高效稳定的接收高速数据,滤除附加噪声,同时在输出级引入线性放大器提高整体增益,对输出波形进行整形。在低功耗模式的设计中,包含低功耗发射器模块、低功耗接收器模块和低功耗冲突检测器模块三个部分。其中,低功耗发射器模块利用多级推挽驱动器与加权反相器相结合的方式,有效的限制了电流,控制了压摆率,降低了动态功耗。低功耗接收器模块由高参考电平比较器,低参考电平比较器和SR锁存器共同组成,可以有效提升抗电磁干扰能力,滤除尖峰毛刺脉冲,达到更好的迟滞效果。低功耗冲突检测器模块的翻转参考电压极低,主要用于需要双向通信的产品,检测通道状态。本文基于MIPI D-PHY协议,采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了一个速度更快、性能更优的物理层电路,各模块的仿真结果均满足MIPI规范要求。时钟通道占空比校正的范围为20%-80%,误差精度为±0.5%,在高速模式下单通道信号传输速率达到2Gbps,低功耗模式下的信号传输速率不大于10Mbps,功耗为2.8m W,抖动仅为8ps,远小于标准要求的32ps。