随着微电子技术的快速发展,数据转换器（ADC/DAC）的分辨率和转换速率不断提升,数据传输速率急剧增加,对通信接口提出了更高的要求。以往的转换器通常采用CMOS或LVDS并行通信接口,随着转换器性能的提升,并行接口引脚多、串扰大、功耗高和印制电路板布线复杂等问题尤为突出,限制了高速数据转换系统集成化的发展。为了满足转换器高速数据传输的需求,JEDEC组织发布了JESD204B串行通信协议。与CMOS和LVDS接口相比,基于JESD204B协议的串行通信接口具有引脚少、功耗低、灵活度高等优势,且支持多通道、多链路传输和确定性延迟功能,每个通道推荐的最高数据传输速率达到了12.5 Gbps,能够有效降低数据转换系统的设计难度,符合小型化、集成化的发展趋势。近年来,JESD204B逐渐成为高速转换器的主流接口协议。目前,国外对JESD204B协议的研究与应用已趋于成熟。国内对协议的研究起步较晚,随着研究的逐步深入,已有较多在FPGA上实现该协议的案例,而完成电路流片的案例较少。通过对JESD204B协议的研究与分析,本文设计与实现了基于该协议的发送器,并对流片后的样片完成了测试。本文主要工作内容如下:1、简要介绍了JESD204系列四个版本协议的发展和区别,重点阐述了JESD204B协议的内容,分析了应用层、传输层、数据链路层和物理层的工作原理。2、制定了整体设计架构与性能指标,使用Verilog HDL对协议各层功能进行RTL级设计。传输层完成了链路参数检查和相关时钟、控制信号的产生,提出了三级映射的处理方式,实现了8种链路配置的采样数据组帧功能;数据链路层按照加扰、代码组同步、初始化通道同步、用户数据传输与字符替换和32b/40b编码的顺序依次完成设计;物理层完成了分频时钟产生、三级并串转换功能设计。使用VCS仿真软件对各模块RTL代码进行仿真,使用HSIM仿真软件对物理层模拟电路进行仿真。仿真结果表明各模块功能正常,发送器各层能够实现预期的功能。3、搭建UVM验证平台,使用RX IP与本文的发送器进行整体仿真验证。给出了链路同步、数据传输过程的仿真结果,以及收发端采样数据比对结果和验证报告。验证结果表明,本发送器在8种链路模式下功能均正常,能够正确建立链路并进行数据传输。4、基于65 nm CMOS工艺,使用Design Compiler软件对发送器RTL代码进行逻辑综合,在312.5 MHz的设定频率下,发送器占用逻辑资源面积为98804.35μm~2,功耗为52.7 mW。使用Virtuoso对包含本发送器的模数转换器进行版图设计,结果表明逻辑电路面积约为4365×605μm~2,物理层面积约为4770×515μm~2。5、搭建测试平台,对包含本发送器的模数转换器样片进行板级测试,以评估发送器的实际性能。为转换器芯片提供1 GHz的输入时钟,转换器对信号源产生的10.3 MHz正弦信号进行1 GSPS采样。测试结果表明,转换器在此工况下信噪比（SNR）为62.18dB,信纳比（SINAD）为62.04 dBc,无杂散动态范围（SFDR）为74.12 dBc。测试结果表明样片的功能正常,单通道最高数据传输速率为12.5 Gbps。与国内相关研究相比,本发送器支持的链路模式较为丰富,在数据传输速率上具有优势。本文的创新点主要有两点:第一,提出了传输层三级数据映射的处理方法,简化了映射逻辑,能够实现多模式下的采样数据组帧功能;第二,提出了一种低延迟的四路并行8b/10b编码器,通过分析和总结8b/10b编码表规律,设计并实现了极性结果快速产生功能模块,编码器能够在32 bit编码数据输入的下一个时钟周期正确输出40 bit编码结果,有效降低了编码延迟,提高了并行编码的效率。