一种基于CMOS的光纤通信系统的设计

摘要

光纤通信在如今的通信方式中占有重要的地位。传输速度快，灵敏度高，误码率低的光纤通信系统，在数字设备之间的通信以及芯片之间的互连中得到了广泛的应用。
　　本文提出了一种主要用于实现数字音像设备间通信的光纤通信系统的设计方法，借助于低损耗的信道光纤进行传输通信，有利于降低系统的误码率。主要设计了光纤通信系统的光发射端芯片、光接收端芯片，利用光纤通信技术实现了芯片之间的互连和通信。基于对光纤通信的研究，本文设计了一种传输速度快，灵敏度高的光纤通信系统，该系统主要应用于数字音频设备之间的相互通信。该系统主要由光发射机芯片XD3260，光接收机芯片XD3280以及塑料光纤组成。塑料光纤具有很小的传输损耗，使得通信距离比较长。在光发射机XD3260中的驱动电路中采用了延时补偿技术和温度补偿技术，提高了光发射机工作的稳定性，使光发射机具有很宽的操作电源电压和很好的温度特性。在光接收机 XD3280中，放大器采用了跨阻前置放大器提高了光接收机的灵敏度和带宽；同时采用了自动增益控制(AGC)技术，使得前置跨阻放大器的增益伴随着接收到的光信号强度的增大而减小，从而增大了光接收机的动态输入范围；光接收机中的时钟恢复电路采用了双边迟滞的迟滞比较器，增强了系统的抗干扰能力；光接收机中的光电探测器选用了PIN光电二极管，提高了光电转换效率和响应速度。选用损耗很小的塑料光纤作为传输信道，降低了光在光纤中传输时的能量损耗。
　　该系统基于光纤传输的基本原理和UMC0.6μmCMOS工艺进行设计，采用Hspice仿真软件进行仿真验证。本文主要研究了如何提高光纤通信系统的传输速率，如何抑制通信过程中的噪声信号以及降低系统的误码率。利用Cadence软件的仿真工具Hspice进行了仿真验证，结果表明，这是一种高灵敏度、高传输速率、抗干扰能力强以及误码率低的光纤通信系统。

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第一章 绪论

1.1光纤通信概论

1.2光纤通信的发展现状

1.3光纤通信系统简介

1.4论文内容和结构安排

第二章 光纤通信系统基础理论研究

2.1光纤通信系统基本组成

2.2光发射机基础理论

2.3光接收机基础理论

第三章 光纤通信系统设计及关键技术研究

3.1光纤通信系统功能要求

3.2 XD3260和XD3280芯片功能描述及电特性指标

3.3光纤通信系统整体结构设计

第四章 光纤通信系统关键模块电路设计

4.1 XD3260中基准电流电路的设计

4.2光发射机的延时补偿和驱动电路

4.3光接收机XD3280基准电路的设计

4.4光接收机XD3280跨阻前置放大器的设计

4.5光接收机XD3280中自动增益控制电路的设计

4.6光接收机XD3280时钟恢复和噪声检测电路的设计

第五章 光纤通信系统整体仿真验证

5.1光发射机驱动电路整体仿真结果

5.2光接收机XD3280整体仿真结果

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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