15-40Gb-s CMOS高速并行光接收前端放大電路設(shè)計(jì).pdf

1、隨著Intemet的迅猛發(fā)展，人們對(duì)信道帶寬的要求呈爆炸性增長(zhǎng)。越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如Router、ATM、光交叉連接設(shè)備(OXC)以及DWDM等被置于運(yùn)營(yíng)商的同一個(gè)機(jī)房中。由于超高速數(shù)據(jù)連接的需要，這些設(shè)備之間一般采用光互聯(lián)，并且連接距離較短(600m以內(nèi))。因?yàn)殚L(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)成本較高，所以在短距離內(nèi)采用長(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)顯然不合適。而具有較高性價(jià)比的甚短距離(VSR)光傳輸技術(shù)是這種應(yīng)用情況下的最好選擇。 作為光接收機(jī)的關(guān)鍵部

2、分，前置放大器的性能在很大程度上決定了整個(gè)光接收機(jī)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(shí)現(xiàn)方式：自動(dòng)增益控制放大器和限幅放大器。由于限幅放大器具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、功耗低、芯片面積小和外接元件少的優(yōu)點(diǎn)，本文選擇限幅放大器的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)光接收機(jī)的主放大器。 本文采用TSMC 0.25μm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)了基于’VSR4-1并行光接收機(jī)前端放大電路設(shè)計(jì)。前置放大器采用了改進(jìn)型共源跨阻結(jié)構(gòu)，在滿足電路工作帶寬的

3、同時(shí)，優(yōu)化了電路的噪聲性能。限幅放大器采用有源負(fù)載基本放大單元。根據(jù)理論分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)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(shí)現(xiàn)了基于VSR4-1及VSR5并行光接收機(jī)前端放大電路設(shè)計(jì)。前置放大器采用了RGC結(jié)構(gòu)，克服了CMOS光檢測(cè)器大寄生電容造成的帶寬不夠的問(wèn)題。限幅放大器采用了改進(jìn)型Cherry-Hooper放大單元。根據(jù)理論分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)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(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、流片至芯片測(cè)試的順序詳細(xì)介紹了上述電路的設(shè)計(jì)過(guò)程及最終的測(cè)試結(jié)果。全部電路經(jīng)模擬驗(yàn)證符合設(shè)計(jì)要求，并送交芯片制造廠商流片。所得樣片，經(jīng)初步測(cè)試，性能良好。 根據(jù)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(guó)家技術(shù)發(fā)明專利(申請(qǐng)?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(kāi)了“15-