超高速、射頻與微波單片集成電路設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)通信專用集成電路設(shè)計(jì)提出了更高的要求。基于這種背景，本文以研究超高速、射頻和微波毫米波關(guān)鍵集成電路的設(shè)計(jì)技術(shù)作為主要任務(wù)和目的。 在超高速集成電路方面，選擇了光纖通信傳輸系統(tǒng)中光發(fā)射模塊的關(guān)鍵芯片——激光器/光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路?；谄涓咚俾?、大信號(hào)輸出的電路特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的電路結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的半導(dǎo)體工藝，采用不同的電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，分別應(yīng)用0.35μm、0.25μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝和0.2μmGaAsPHEMT工

2、藝實(shí)現(xiàn)了2.5Gb/s速率的激光器/光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)芯片、3.125Gb/s×12通道的垂直腔面發(fā)射激光器驅(qū)動(dòng)器陣列芯片和速率為40Gb/s的激光器/光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路芯片。通過測(cè)試，證明它們都達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)要求，可以分別應(yīng)用于符合SDHSTM-16標(biāo)準(zhǔn)、OIFVSR-4和VSR-5規(guī)范和SDHSTM-64和STM-256標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)距離光纖通信傳輸系統(tǒng)和容量高達(dá)37.5Gb/s的甚短距離并聯(lián)光傳輸系統(tǒng)。在射頻集成電路方面，選擇了無線收發(fā)機(jī)的心

3、臟電路——壓控振蕩器。在認(rèn)真分析了產(chǎn)生相位噪聲原因的基礎(chǔ)上，對(duì)無源器件——電感和變?nèi)莨埽罢袷幤鞯碾娐方Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用0.18μmCMOS工藝實(shí)現(xiàn)了5GHz頻段的壓控振蕩器。測(cè)試結(jié)果表明，其最大調(diào)諧范圍高達(dá)31％，當(dāng)振蕩在4.12GHz時(shí)，測(cè)得相位噪聲為-117.2dBc/Hz@1MHz，振蕩器核心電路功耗僅3.84mW。該芯片可以應(yīng)用于符合WLANIEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)機(jī)中。 在微波毫米波集成電路方面，

4、選擇了分布式放大器作為研究對(duì)象。對(duì)其電路的重要組成部分——傳輸線，進(jìn)行了建模研究。對(duì)分布式放大器的傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上利用CAD工具和0.15μmGaAsPHEMT工藝器件庫進(jìn)行了電路仿真和優(yōu)化，測(cè)試結(jié)果顯示該電路的增益—帶寬積達(dá)到了150GHz。該電路可以應(yīng)用于40～60Gb/s光纖傳輸系統(tǒng)或大功率微波應(yīng)用系統(tǒng)。 通過對(duì)以上三個(gè)領(lǐng)域關(guān)鍵芯片的測(cè)試和模擬結(jié)果分析，證明了本文的電路設(shè)計(jì)方法和電路分析