CMOS高速光接收機前置放大器設(shè)計.pdf

1、隨著社會的發(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，因此發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、用于光纖傳輸?shù)母咚偌呻娐穼ξ覈畔⒒ㄔO(shè)具有重大意義。 在用于光纖傳輸系統(tǒng)的幾個功能電路中，光接收機前端放大電路中的前置放大器是一個關(guān)鍵電路，其性能在很大程度上決定了整個光接收機的性能。本次課題的任務(wù)是設(shè)計

2、適用于光纖傳輸系統(tǒng)SDH STM-64(10Gb/s)速率級的超高速前置放大器以及實現(xiàn)適用于光纖傳輸系統(tǒng)SONET STS-24(1.25Gb/s)速率級的高穩(wěn)定性、寬動態(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器輸出的微弱電流信號放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號，所以多采用跨阻放大器。在幾種跨阻放大器實現(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，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10Gb/

3、s的超高速前置放大器，采用并聯(lián)補償?shù)榷喾N技術(shù)實現(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，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)實現(xiàn)1.25Gb/s的高穩(wěn)定性、寬動態(tài)范圍前置放大器，設(shè)計了自動增益控制模塊、電流基準(zhǔn)等多個模塊使各項性能指標(biāo)達到設(shè)計要求。 利用ADS軟件和TSMC 0.18pm CMOS工藝庫文件對本次設(shè)計的10Gb/s超高速前置放大器進行了仿真。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工藝庫文件對本次設(shè)計的1.25Gb/s前置放大器進行了前后仿真。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，輸入動態(tài)范圍為43dBm；電源抑制比為35dB。流片后的在片實測結(jié)果顯示，在3.3v單電源供電下，該芯片可正常工作在1.25