面向RoF系統(tǒng)的電光-光電轉(zhuǎn)換接口芯片設(shè)計.pdf

1、非線性問題是RoF(RadiooverFiber)系統(tǒng)研究的熱點問題。RoF系統(tǒng)中的激光器、電光調(diào)制器、光纖鏈路、探測器、功率放大器等都會在一定程度上引入非線性。為了補償RoF鏈路中固有的非線性失真，通過電路設(shè)計、仿真和流片，采用標(biāo)準的互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝設(shè)計了一款分段電流相加的模擬預(yù)失真的驅(qū)動電路芯片，用于補償光發(fā)射機中激光器的非線性失真；同時設(shè)計了一款帶自動增益控制的光接收機前端電路芯片，用于拓寬光接收機動態(tài)范圍，并

2、獲得了較好的測試結(jié)果。具體研究如下：
　　設(shè)計了一種與標(biāo)準CMOS工藝兼容的帶模擬預(yù)失真的激光器驅(qū)動電路。該激光器驅(qū)動電路使用UMC0.18μmCMOS工藝設(shè)計實現(xiàn)，面積為1424μm×912μm，通過Spectre仿真，激光器驅(qū)動電路的3dB帶寬為2.15G，增益13.2dB。達到系統(tǒng)的帶寬指標(biāo)。
　　針對激光器非線性的特點，設(shè)計預(yù)失真電路的非線性曲線。提出了一種電流分段線性模擬預(yù)失真電路。該電路利用MOS管在不同寬長比和

3、不同偏置電壓下的I-V特性不同，在驅(qū)動電路輸出端對多個MOS管進行電流疊加為激光器提供電流輸入，通過仿真得到預(yù)失真曲線，在芯片內(nèi)實現(xiàn)預(yù)失真特性。
　　設(shè)計了一種帶有自動增益控制功能的光接收機前端電路。該光接收機前端電路使用UMC0.18μmCMOS工藝設(shè)計實現(xiàn)，面積為850μm×800μm。隨輸入信號的變化實現(xiàn)增益自動控制的功能。通過測試，該光接收機能夠工作在1.5Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率下，且眼圖開眼清晰，帶寬為1.8GHz，增益

4、的動態(tài)范圍21.28dB，且具備較好的dB線性；增益調(diào)制的建立時間低于50ns。同仿真結(jié)果一致，基本達到設(shè)計指標(biāo)。
　　針對RoF鏈路中的非線性，設(shè)計了一種帶有指數(shù)電路的可變增益放大器代替?zhèn)鹘y(tǒng)光接收機中的限幅放大器。通過峰值檢測電路和比較器提供的負反饋，實現(xiàn)放大器增益的自動控制。由于可變增益放大器的輸出信號也存在非線性，因此采用在控制端加入指數(shù)電路的辦法將可變增益放大器的輸出校正為dB線性。當(dāng)控制電壓從0V上升到1.8V時，相應(yīng)的