用于光互連的高速光接收機前端放大電路設(shè)計.pdf

1、隨著集成電路頻率的提高，傳統(tǒng)的電互連技術(shù)因為嚴(yán)重的損耗、串?dāng)_和阻抗匹配等問題的存在，導(dǎo)致在印刷電路板(PCB)上傳輸10Gbps以上的信號非常困難，成為系統(tǒng)性能提高的瓶頸。而光互連技術(shù)因為高帶寬、低損耗、無串?dāng)_、無阻抗匹配和電磁兼容小等優(yōu)勢，成為電互連技術(shù)理想的替代者。 在用于光互連系統(tǒng)的幾個功能電路中，構(gòu)成光接收機前端放大電路的前置放大器和主放大器是兩個關(guān)鍵電路。本次課題的任務(wù)是采用SMIC 0.18μmCMOS工藝實現(xiàn)用于2

2、.5Gbps的前置放大器和主放大器，并實現(xiàn)光接收機前端放大電路的單片集成，同時實現(xiàn)縮小芯片尺寸、減少功耗和降低成本的目標(biāo)。 作為光接收機的關(guān)鍵部分，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。本文采用RGC結(jié)構(gòu)作為跨阻放大器的輸入端，克服了包括光探測器結(jié)電容在內(nèi)的大寄生電容造成的帶寬不夠的問題。根據(jù)理論分析優(yōu)化設(shè)計，并通過實際模擬，所設(shè)計的電路取得了較優(yōu)的增益、帶寬和功耗性能。 主放大器有兩種實現(xiàn)方式：自動增益

3、控制放大器和限幅放大器。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。限幅放大器采用共源級差分結(jié)構(gòu)作為放大單元。放大單元之間采用直接耦合技術(shù)降低功耗。根據(jù)理論分析優(yōu)化設(shè)計，并通過實際模擬，取得了較優(yōu)的增益、帶寬和功耗性能。 本文詳細(xì)介紹了從電路設(shè)計到版圖設(shè)計的整個過程以及在Cadence　Virtuoso平臺下的前仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明，在光探測器結(jié)電容為0.62pF，1.8V單電壓源供電情況下，前端放大電路的-3dB帶寬可