16Gb-s VCSEL驅(qū)動器優(yōu)化設(shè)計.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、抗干擾能力強等優(yōu)點而得到很多關(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，容易實現(xiàn)并行通信且驅(qū)動電流小，因此在短距離通信中得到廣泛應(yīng)用。
　　本文設(shè)計的VCSEL驅(qū)動器包括限幅放大器、驅(qū)動電路及5位直流DAC。限幅放大器采用基

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

3、的問題，通過采用較大的三極管尺寸比例，減小失調(diào)誤差的影響?；鶞孰娏魍ㄟ^帶隙基準源和一個片外電阻產(chǎn)生，解決了由于片內(nèi)電阻隨工藝角變化導(dǎo)致的過大的DAC誤差問題。電流舵DAC中電流源的MOS管尺寸太大會帶來較大的柵極漏電流，太小會增大隨機誤差，本設(shè)計通過Monte Carlo仿真得到最小誤差時的尺寸。介紹了VCSEL驅(qū)動模塊的電路設(shè)計、版圖設(shè)計和后仿真結(jié)果。通過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