RGC結(jié)構(gòu)光接收機模擬前端電路的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對通信速率要求越來越高，光通信系統(tǒng)目前已將其應(yīng)用領(lǐng)域擴展到互連系統(tǒng)中。光接收機作為通信系統(tǒng)的核心模塊之一，盡管在混合集成方面取得一定的進展，但仍然存在體積大、成本高、可靠性差等問題。因此，將光子器件和電子電路集成在同一襯底的單片光電集成芯片依然是當前的熱點和難點。
　　作為限制光接收機性能的關(guān)鍵部分，跨阻放大器(TIA)性能的提升必然是光接收機的研究重點。在眾多跨阻放大器結(jié)構(gòu)中，調(diào)節(jié)型共源共柵(RGC)

2、結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的帶寬特性而得到廣泛應(yīng)用。當今，RGC已發(fā)展衍化出多種改進結(jié)構(gòu)，使得跨阻放大器的整體性能得到大大提升。鑒于RGC結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能，以及潛在的改進空間，本文比較分析了RGC的各種改進技術(shù)，并基于改進技術(shù)設(shè)計了兩款光接收機模擬前端電路。本文的主要研究工作總結(jié)如下:
　　1、整理歸納了RGC的各種改進技術(shù)，將其劃分為四類:輔助放大器改進技術(shù)、輸入端網(wǎng)絡(luò)匹配技術(shù)、電流增強技術(shù)和零極點抵消技術(shù)，并對不同改進技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點和性能優(yōu)劣

3、做了對比分析。
　　2、基于對比分析結(jié)果，采用UMC0.18μm CMOS工藝設(shè)計了兩款RGC跨阻放大器。首先，采用多級共源(CS)級聯(lián)技術(shù)增強輔助放大器的增益，設(shè)計了一款高帶寬差分交叉耦合RGC跨阻放大器，其中使用并聯(lián)式有源電感實現(xiàn)最佳頻率補償。其次，采用輔助放大器改進技術(shù)和輸入端網(wǎng)絡(luò)匹配技術(shù)，設(shè)計了一款高增益、低噪聲RGC跨阻放大器。為了提升電路的整體性能，本文還提出了一種最佳偏置技術(shù)，使RGC主放大器和輔助放大器同時工作在最

4、佳狀態(tài)。
　　3、采用并聯(lián)式有源電感對傳統(tǒng)限幅放大器(LA)進行了完善，并基于所設(shè)計的兩款RGC跨阻放大器，提出兩種光接收機模擬前端電路——基于交叉耦合的全差分光接收機模擬前端電路和基于最佳偏置的單端光接收機模擬前端電路。仿真結(jié)果表明，交叉耦合的全差分光接收機模擬前端電路的跨阻增益為81dBΩ，-3dB帶寬為3.7GHz，對應(yīng)的噪聲電流譜密度為38pA/Hz1/2，眼圖結(jié)果表明所設(shè)計電路可用于5Gb/s傳輸系統(tǒng)?；谧罴哑玫膯味?/p>