CMOS高速光接收機(jī)前置放大器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，信息交換量與日俱增。近年來，以光波為載體、光纖為傳輸媒質(zhì)的光纖通信異軍突起，發(fā)展十分迅速，已成為信息高速公路的主體。光纖通信具有容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)省能源、抗干擾、抗輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、用于光纖傳輸?shù)母咚偌呻娐穼?duì)我國信息化建設(shè)具有重大意義。 在用于光纖傳輸系統(tǒng)的幾個(gè)功能電路中，光接收機(jī)前端放大電路中的前置放大器是一個(gè)關(guān)鍵電路，其性能在很大程度上決定了整個(gè)光接收機(jī)的性能。本次課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)

2、適用于光纖傳輸系統(tǒng)SDH STM-64(10Gb/s)速率級(jí)的超高速前置放大器以及實(shí)現(xiàn)適用于光纖傳輸系統(tǒng)SONET STS-24(1.25Gb/s)速率級(jí)的高穩(wěn)定性、寬動(dòng)態(tài)范圍前置放大器。 在光纖通信系統(tǒng)中，前置放大器的作用是將光檢測(cè)器輸出的微弱電流信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，所以多采用跨阻放大器。在幾種跨阻放大器實(shí)現(xiàn)方案中，RGC結(jié)構(gòu)具有偏置穩(wěn)定、輸入電阻小和頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，適用于高速光纖通信系統(tǒng)。因此本文采用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10Gb/

3、s的超高速前置放大器，采用并聯(lián)補(bǔ)償?shù)榷喾N技術(shù)實(shí)現(xiàn)10Gb/s的超高速要求。共源結(jié)構(gòu)具有電路簡單、穩(wěn)定性高及噪聲性能好的優(yōu)點(diǎn)，商用芯片中通常采用此結(jié)構(gòu)。作為產(chǎn)品芯片的預(yù)研，本文采用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)1.25Gb/s的高穩(wěn)定性、寬動(dòng)態(tài)范圍前置放大器，設(shè)計(jì)了自動(dòng)增益控制模塊、電流基準(zhǔn)等多個(gè)模塊使各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 利用ADS軟件和TSMC 0.18pm CMOS工藝庫文件對(duì)本次設(shè)計(jì)的10Gb/s超高速前置放大器進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明

4、，前置放大器的中頻跨阻增益為64.4dBΩ，-3dB帶寬為10.2GHz。采用HSPICE軟件和CSM 0.35μm CMOS工藝庫文件對(duì)本次設(shè)計(jì)的1.25Gb/s前置放大器進(jìn)行了前后仿真。后仿真結(jié)果表明，此前置放大器差分中頻跨阻增益超過88dBΩ，-3dB帶寬超過970MHz，等效輸入均方根噪聲電流為465nA，輸入動(dòng)態(tài)范圍為43dBm；電源抑制比為35dB。流片后的在片實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在3.3v單電源供電下，該芯片可正常工作在1.25