高速高線性度BiCMOS光電耦合隔離放大器設(shè)計.pdf

1、在工業(yè)自動化檢測、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測量儀器儀表等諸多工業(yè)控制與測量工作中,需要解決的一個共性問題就是工業(yè)現(xiàn)場模擬信號采集時的抗干擾問題。事實證明,采用光電耦合隔離放大器是行之有效的方法之一。由于其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗干擾能力強,所以被廣泛應(yīng)用。然而,長期以來模擬量光電隔離一直是數(shù)據(jù)采集和測控電路中的一個比較棘手的問題,主要因為是普通光電耦合器件一般線性范圍都很窄,且溫度系數(shù)較大,元件參數(shù)分散。因此,線性度是光隔離放大器的一個重要參數(shù)

2、,它表示光隔離放大器的信號傳輸精度。
　　 本文對國內(nèi)外光電耦合隔離放大電路的設(shè)計方法做了廣泛的調(diào)查研究,分析了這些方法的工作原理和各自的優(yōu)缺點。在吸收國內(nèi)外先進光電子與微電子集成技術(shù)的基礎(chǔ)上,為滿足工業(yè)模擬信號采集對線性度和速度日益增長的要求,設(shè)計了一種新型的BiCMOS光電耦合隔離放大器。文中根據(jù)要求設(shè)計了高發(fā)射效率且能與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝兼容的硅發(fā)光二極管光發(fā)射器；設(shè)計了高速并能與標(biāo)準(zhǔn)BiCMOS工藝兼容的PIN雪崩光電二

3、極管光接收器；同時還根據(jù)光電耦合效率和速度的不同要求,設(shè)計了相應(yīng)的CMOS輸入放大電路和BiCMOS輸出放大電路。論文還針對光電子與微電子工藝技術(shù)的不同特點,對整個光發(fā)射器電路的線性度、響應(yīng)速度、抗干擾能力等性能指標(biāo)作出了改進。根據(jù)所設(shè)計的光發(fā)射器和光接收器的結(jié)構(gòu)、工藝特點分別進行了電路建模與分析,通過PSpice8.0軟件對它們組成的光電耦合器進行了數(shù)值模擬。采用標(biāo)準(zhǔn)的臺積電(TSMC)0.35μm BiCMOS工藝模型,用PSpic