16Gb-s VCSEL驅(qū)動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著因特網(wǎng)的普遍應(yīng)用和通信速率的不斷提升，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的使用正在遭遇瓶頸。光纖通信網(wǎng)絡(luò)因具有信道容量大、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到很多關(guān)注。而垂直腔表面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)易于制造2維陣列，容易實(shí)現(xiàn)并行通信且驅(qū)動(dòng)電流小，因此在短距離通信中得到廣泛應(yīng)用。
　　本文設(shè)計(jì)的VCSEL驅(qū)動(dòng)器包括限幅放大器、驅(qū)動(dòng)電路及5位直流DAC。限幅放大器采用基

2、本的差分對(duì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)放大和限幅功能。為了補(bǔ)償由鍵合線電感、焊盤(pán)電容和激光管在信號(hào)邊沿產(chǎn)生的振鈴，驅(qū)動(dòng)電路部分采用了預(yù)加重技術(shù)，增大了眼圖的睜開(kāi)度并減小了峰峰值抖動(dòng)。本論文基于預(yù)加重技術(shù)又對(duì)補(bǔ)償電路進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)將補(bǔ)償信號(hào)產(chǎn)生的反向振鈴和原始信號(hào)的振鈴對(duì)齊相加進(jìn)行消除，更大程度地減小了輸出信號(hào)的抖動(dòng)。為了節(jié)省功耗，驅(qū)動(dòng)電路使用單端輸出的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。使用DAC來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)制電流和偏置電流的大小。DAC的帶隙基準(zhǔn)電路中主要考慮運(yùn)算放大器失調(diào)電壓

3、的問(wèn)題，通過(guò)采用較大的三極管尺寸比例，減小失調(diào)誤差的影響。基準(zhǔn)電流通過(guò)帶隙基準(zhǔn)源和一個(gè)片外電阻產(chǎn)生，解決了由于片內(nèi)電阻隨工藝角變化導(dǎo)致的過(guò)大的DAC誤差問(wèn)題。電流舵DAC中電流源的MOS管尺寸太大會(huì)帶來(lái)較大的柵極漏電流，太小會(huì)增大隨機(jī)誤差，本設(shè)計(jì)通過(guò)Monte Carlo仿真得到最小誤差時(shí)的尺寸。介紹了VCSEL驅(qū)動(dòng)模塊的電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果。通過(guò)Monte Carlo仿真結(jié)果顯示DAC鏡像前的最大誤差小于1LSB，帶隙輸出的