超高速光接收機前端放大電路的設計.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，信息交換量與日俱增，信息高速公路大規(guī)模建設迫在眉捷。光纖通信由于其容量大、傳輸距離遠、節(jié)省能源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點，成為信息高速公路的主體。因此，開發(fā)具有自主知識產權、用于光纖傳輸的高速集成電路對我國信息高速公路的建設具有重大意義。 在用于光纖傳輸系統(tǒng)的幾個功能電路中，構成光接收機前端放大電路的前置放大器和主放大器是兩個關鍵電路。 作為光接收機的關鍵部分，前置放大器的性能在很大程度上決定了整個光接收

2、機的性能。在高速光纖傳輸系統(tǒng)中，廣泛采用跨阻型前置放大器。我們分別采用0.25μmCMOS工藝和2μmGaAsHBT工藝實現了適用于光纖傳輸系統(tǒng)STM-16(2.5Gb/s)和STM-64(10Gb/s)速率級的跨阻型前置放大器。其中，對于前者，采用的是基本形式的跨阻型前置放大器，對于后者，采用的是電流?？缱栊颓爸梅糯笃?。 主放大器有兩種實現方式：自動增益控制放大器和限幅放大器。由于限幅放大器具有設計簡單、功耗低、芯片面積小和外

3、接元件少的優(yōu)點，選擇采用限幅放大器的形式來實現光接收機的主放大器。分別采用0.25μmCMOS工藝和2μmGaAsHBT工藝實現了適用于光纖傳輸系統(tǒng)STM-16(2.5Gb/s)和STM-64(10Gb/s)速率級的限幅放大器。其中，對于前者，采用的是Cherry-Hooper放大器實現其基本放大單元，對于后者，采用基本的差分放大器實現其基本放大單元。 芯片尺寸、功耗的不斷減少和芯片成本的不斷降低是集成電路設計的基本目標。如果將

4、光接收機前端放大電路單片集成，一方面可以去掉前置放大器的輸出緩沖和限幅放大器的輸入緩沖，從而減小芯片面積以及由這兩個模塊引起的功耗；另一方面前置放大器的輸出不需要通過外部引線而是直接通過芯片內部信號線連接到限幅放大器的輸入端，從而可以提高整個前端放大電路的性能。因此，單片集成光接收機前端放大電路具有非常重大的意義。我們采用0.25μmCMOS工藝單片集成了適用于光纖傳輸系統(tǒng)STM-16(2.5Gb/s)速率級的光接收機前端放大電路。