16Gb/s VCSEL驱动器优化设计

发布时间：2021-02-04 12:18

　　随着因特网的普遍应用和通信速率的不断提升,传统通信网络的使用正在遭遇瓶颈。光纤通信网络因具有信道容量大、保密性好、抗干扰能力强等优点而得到很多关注。而垂直腔表面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL）易于制造2维阵列,容易实现并行通信且驱动电流小,因此在短距离通信中得到广泛应用。本论文设计的VCSEL驱动器包括限幅放大器、驱动电路及5位直流DAC。限幅放大器采用基本的差分对结构,实现放大和限幅功能。为了补偿由键合线电感、焊盘电容和激光管在信号边沿产生的振铃,驱动电路部分采用了预加重技术,增大了眼图的睁开度并减小了峰峰值抖动。本论文基于预加重技术又对补偿电路进行了优化,通过将补偿信号产生的反向振铃和原始信号的振铃对齐相加进行消除,更大程度地减小了输出信号的抖动。为了节省功耗,驱动电路使用单端输出的非对称结构。本论文使用DAC来调节调制电流和偏置电流的大小。DAC的带隙基准电路中主要考虑运算放大器失调电压的问题,通过采用较大的三极管尺寸比例,减小失调误差的影响。基准电流通过带隙基准源和一个片外电阻产生,解决了由于片内电阻随工艺... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
        1.1.1 光纤通信系统
        1.1.2 国内外发展现状
    1.2 本文研究的主要内容
    1.3 论文的组织结构
第2章 VCSEL驱动器的理论分析
    2.1 VCSEL驱动器的组成
    2.2 限幅放大器的设计原理
        2.2.1 限幅放大器的跨导分析
        2.2.2 限幅放大器输出摆率分析
        2.2.3 限幅放大器的级联
    2.3 驱动电路的设计原理
        2.3.1 驱动电路的基本考虑
        2.3.2 驱动电路中非理想因素的影响
    2.4 DAC的基本概念介绍
    2.5 光源
    2.6 本章小结
第3章 VCSEL驱动模块的设计
    3.1 限幅放大器及输入输出缓冲的设计
        3.1.1 输入缓冲器
        3.1.2 限幅放大器及输出缓冲
    3.2 延时单元的设计
    3.3 驱动电路的设计
        3.3.1 负载模型分析
        3.3.2 预加重技术
        3.3.3 驱动电路设计
    3.4 DAC的设计
        3.4.1 带隙基准的设计
        3.4.2 电压转电流电路
        3.4.3 电流源的设计
    3.5 本章小结
第4章 VCSEL驱动电路的优化
    4.1 预加重技术的应用问题分析
    4.2 优化电路的设计
        4.2.1 优化原理分析
        4.2.2 优化电路设计
    4.3 本章小结
第5章 版图设计和后仿真
    5.1 版图设计
    5.2 后仿真
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]预加重在高速电路板中的应用[J]. 李殿来,龚欣,王智君.  电子科技. 2014(08)
[2]预加重与线性均衡技术在高速背板中的应用[J]. 杨春梅.  中国集成电路. 2012(12)
[3]0.18μm CMOS工艺10Gb/s VCSEL电压驱动器设计[J]. 张玉良,王志功,苗澎,田玲.  中国集成电路. 2009(09)
[4]10Gb/s×12通道VCSEL驱动器阵列设计[J]. 钱照华,王志功,苗澎,张子航.  光通信技术. 2009(02)
[5]0.25μm CMOS工艺实现的3.125 Gb/s×12通道VCSEL驱动器阵列[J]. 黄颋,王志功,李连鸣,王晓明,乔庐峰.  电子学报. 2004(02)



本文编号：3018295