用于光互連的高速光接收機前端放大電路設計.pdf

1、隨著集成電路頻率的提高，傳統(tǒng)的電互連技術因為嚴重的損耗、串擾和阻抗匹配等問題的存在，導致在印刷電路板(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。而光互連技術因為高帶寬、低損耗、無串擾、無阻抗匹配和電磁兼容小等優(yōu)勢，成為電互連技術理想的替代者。 在用于光互連系統(tǒng)的幾個功能電路中，構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鍵電路。本次課題的任務是采用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。 作為光接收機的關鍵部分，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結構作為跨阻放大器的輸入端，克服了包括光探測器結電容在內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)化設計，并通過實際模擬，所設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構作為放大單元。放大單元之間采用直接耦合技術降低功耗。根據(jù)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、帶寬和功耗性能。 本文詳細介紹了從電路設計到版圖設計的整個過程以及在Cadence　Virtuoso平臺下的前仿真結果。仿真結果表明，在光探測器結電容為0.62pF，1.8V單電壓源供電情況下，前端放大電路的-3dB帶寬可