1.25Gbps光接收机中前端放大电路的单片集成

摘要

根据我国“十二五”发展规划,在“十二五”期间我国将新增FTTH(fiber-to-the-home)用户2500万户,城镇新建楼宇FTTH覆盖率将达到60％以上。目前高昂的搭建和维护成本是制约FTTH发展的主要因素,而光接收机作为光纤接入的核心设备其成本占光纤接入成本的1/3。作为降低光接收机成本的关键技术,光电集成技术有着广阔的应用前景和迫切的现实需求。
　　论文基于Chartered0.35μm标准CMOS工艺对光接收机前端跨阻放大器(TIA)和限幅放大器(LA)的单片集成技术进行了研究,并集成电源管理(LDO),丢失信号检测(LOS),输入信号幅度监测(RSSI)等功能于一体,形成一款满足目前主流商业化1.25Gbps速率级的光接收机前端放大电路芯片。
　　数据通路主体采用全差分结构,以抑制衬底噪声,电源波动等共模干扰。芯片采用了调整型共源共栅结构,有源反馈技术提高了系统增益带宽积,最终实现了106dBΩ的系统增益和1.23GHz的系统带宽。由于采用了自动增益控制电路,系统的动态输入范围大幅提升,可以在输入电流从10μA到1mA范围内变化时稳定输出450mVpp恒定摆幅电压信号。由于跨阻放大器和限幅放大器采用片内直接耦合使芯片整体面积和功耗得以降低,芯片核心部分面积为550μm×470μm,系统总体功耗为192mW。
　　此外芯片还集成了片内线性稳压器(LDO)为光电二极管提供偏压,以降低电源波动对系统性能的影响。并且芯片还提供了丢失信号检测(LOS)和输入信号强度检测功能(RSSI),扩展了芯片的功能。

目录

1.25Gbps 光接收机中前端放大电路 的单片集成

MONOLITHIC INTEGRATION OF FRONT-END AMPLIFICATION CIRCUIT FOR 1.25Gbps OPTICAL RECEIVER

摘 要

Abstract

目 录

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2研究目的及意义

1.3 国内外研究和发展现状

1.4 光接收机概述

1.5 单片集成需要克服的技术难点

1.6本文研究内容

第2章 系统结构和主要指标的确定

2.1 光接收机前端放大电路的系统结构

2.2 主要性能指标及其确定

2.2.1 系统增益

2.2.2系统带宽

2.2.3 系统低频截止频率

2.2.4 输入噪声电流

2.2.5 输入过载电流

2.2.6 数据抖动

2.3 本章小结

第3章 光接收机前端放大电路设计与仿真

3.1 跨阻放大器的设计

3.1.1 电路结构和工作原理

3.1.2 仿真结果

3.2 自动增益控制电路的设计

3.2.1 电路结构和工作原理

3.2.2 仿真结果

3.3 单端-双端转换电路的设计

3.3.1 电路结构和工作原理

3.3.2 仿真结果

3.4 限幅放大器的设计

3.4.1 电路结构和工作原理

3.4.2 仿真结果

3.5 直流失调消除电路的设计

3.5.1 电路结构和工作原理

3.5.2 仿真结果

3.6 输出缓冲电路的设计

3.6.1 电路结构和工作原理

3.6.2 仿真结果

3.7 输入信号强度检测电路的设计

3.7.1 电路结构和工作原理

3.7.2 仿真结果

3.8 丢失信号检测电路(LOS)的设计

3.8.1 电路结构和工作原理

3.8.2 仿真结果

3.9 偏置电路的设计

3.9.1 电路结构和工作原理

3.9.2 仿真结果

3.10 稳压电路的设计

3.10.1 电路结构和工作原理

3.10.2 仿真结果

3.11 本章小结

第4章 光接收机前端放大电路的版图设计与后仿

4.1 版图设计

4.2 后仿结果

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢