基于標(biāo)準(zhǔn)SiGe BiCMOS工藝的寬帶全差分光接收機(jī)的研制.pdf

1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文基于標(biāo)準(zhǔn)SiGeBiCMoS工藝的寬帶全差分光接收機(jī)的研制ImplementationofBroadbandopticalReceiverBasedonstandardSiGeBiCMoSrI’echnology一級(jí)學(xué)科：學(xué)科專(zhuān)業(yè)：研究生：指導(dǎo)教師：電子科學(xué)與技術(shù)微電子學(xué)與固體電子學(xué)宋奇?zhèn)ッ懞缣旖虼髮W(xué)電子信息工程學(xué)院二零一五年六月中文摘要光通信技術(shù)正迅速將其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到互連系統(tǒng)中，而基于銅線的電互連逐漸被光纖所取

2、代。硅基光電子技術(shù)從低價(jià)格和高集成度出發(fā)，引領(lǐng)著下一代光通信的發(fā)展趨勢(shì)。光接收機(jī)作為光互連系統(tǒng)的核心模塊之一，自然成為硅基光電子的研究熱點(diǎn)方向。標(biāo)準(zhǔn)SiGeBiCMOS工藝除了具有低噪聲和較好的頻率特性之外，同時(shí)還具有較好的光電特性，因此成為硅基寬帶光接收機(jī)設(shè)計(jì)的最理想工藝。很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開(kāi)始對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)SiGeBiCMOS工藝的光接收機(jī)進(jìn)行了一些的研究，但其結(jié)果離商用化標(biāo)準(zhǔn)仍有一定差距。本文基于標(biāo)準(zhǔn)SiGeBiCMOS工藝對(duì)寬帶光接

3、收機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，主要進(jìn)行了如下工作：1、基于IBM7WL標(biāo)準(zhǔn)O18umSiGeBiCMOS工藝對(duì)DPD、PIN和HPT光電探測(cè)器進(jìn)行了建模，分析了影響光電探測(cè)器響應(yīng)度和帶寬的因素，并流片實(shí)現(xiàn)。在850nm波長(zhǎng)的輸入光照條件下，三種探測(cè)器的響應(yīng)度分別能達(dá)到O007刖W(wǎng)，00lA側(cè)和04AW。其中，HPT光電晶體管的性能己接近商用化標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，提出了一種基于PN結(jié)構(gòu)的全差分光電探測(cè)器，可將單根光纖輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一對(duì)全差分電流信號(hào)。2

4、、利用標(biāo)準(zhǔn)018岫CMOS器件設(shè)計(jì)了一款集成cascode反饋型RGC輸入級(jí)、兀型匹配網(wǎng)路及一種新型米勒電容補(bǔ)償技術(shù)的寬帶跨阻放大器，測(cè)試結(jié)果為跨阻增益57dBQ，帶寬82GHz及靜態(tài)功耗22mW；利用SiGe船T器件(截止頻率60GHz)設(shè)計(jì)了一款集成新型電容簡(jiǎn)并RGC輸入級(jí)、7【型匹配網(wǎng)路的寬帶跨阻放大器，測(cè)試結(jié)果為跨阻增益61dBQ、帶寬15GHz及靜態(tài)功耗32mW。3、利用標(biāo)準(zhǔn)018umCMOS器件設(shè)計(jì)了一款反比例縮放限幅放大器

5、，增益30dB、帶寬59GHz，同時(shí)設(shè)計(jì)一款交錯(cuò)式三階有源反饋限幅放大器，增益444dB、帶寬93GHz；利用SiGeHBT器件設(shè)計(jì)了一款集成電容簡(jiǎn)并結(jié)構(gòu)及ChenyHooDer結(jié)構(gòu)的限幅放大器，增益464dB，帶寬205GHz；利用CMOS器件設(shè)計(jì)了一款fT倍頻緩沖級(jí)，增益37dB，帶寬17GHz。4，利用標(biāo)準(zhǔn)018岫CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款全差分光接收機(jī)，跨阻增益925dBQ，帶寬89GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Gb／s；利用標(biāo)準(zhǔn)O1