15-40Gb-s CMOS高速并行光接收前端放大電路設計.pdf

1、隨著Intemet的迅猛發(fā)展，人們對信道帶寬的要求呈爆炸性增長。越來越多的網絡設備如Router、ATM、光交叉連接設備(OXC)以及DWDM等被置于運營商的同一個機房中。由于超高速數(shù)據連接的需要，這些設備之間一般采用光互聯(lián)，并且連接距離較短(600m以內)。因為長距離光傳輸技術成本較高，所以在短距離內采用長距離光傳輸技術顯然不合適。而具有較高性價比的甚短距離(VSR)光傳輸技術是這種應用情況下的最好選擇。 作為光接收機的關鍵部

2、分，前置放大器的性能在很大程度上決定了整個光接收機的性能。在高速光纖傳輸系統(tǒng)中，廣泛采用互阻前置放大器。主放大器有兩種實現(xiàn)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、芯片面積小和外接元件少的優(yōu)點，本文選擇限幅放大器的形式來實現(xiàn)光接收機的主放大器。 本文采用TSMC 0.25μm CMOS工藝實現(xiàn)了基于’VSR4-1并行光接收機前端放大電路設計。前置放大器采用了改進型共源跨阻結構，在滿足電路工作帶寬的

3、同時，優(yōu)化了電路的噪聲性能。限幅放大器采用有源負載基本放大單元。根據理論分析優(yōu)化設計，并通過實際模擬，取得了較優(yōu)的增益、帶寬、噪聲和功耗性能。 本文采用TSMC 0.18μm CMOS工藝實現(xiàn)了基于VSR4-1及VSR5并行光接收機前端放大電路設計。前置放大器采用了RGC結構，克服了CMOS光檢測器大寄生電容造成的帶寬不夠的問題。限幅放大器采用了改進型Cherry-Hooper放大單元。根據理論分析優(yōu)化設計，并通過實際模擬，取得

4、了較優(yōu)的增益、帶寬、噪聲和功耗性能。 文章按照電路設計、版圖設計、流片至芯片測試的順序詳細介紹了上述電路的設計過程及最終的測試結果。全部電路經模擬驗證符合設計要求，并送交芯片制造廠商流片。所得樣片，經初步測試，性能良好。 根據芯片在通路間隔離措施上的創(chuàng)新之處，于2005年5月提交了國家技術發(fā)明專利(申請?zhí)枺?00510040731.x)。 受江蘇省科技廳委托，省教育廳于2005年8月20日在南京主持召開了“15-