2.5Gbps光接收机前置放大器的设计与实现
发布时间：2021-10-26 14:28
光纤通信在信息时代发挥越来越重要的作用,它有着独特的优点,如信号衰减小,传输距离大,信号带宽容量大,抗干扰能力强,安全可靠,成本更低等。正是由于光纤通信的无与伦比的特性,在全世界通信的主干网,都越来越多地使用光纤通信。光接收机前置放大器是光接收机中最为核心的组成部分之一,它的参数直接影响光接收机的性能表现。目前,光接收机前置放大器通常与光探测器封装在一起,并共同决定光接收机前端的接收灵敏度。由于光探测器输出电流信号往往十分微弱,这对前置放大器的噪声表现、通道增益、信号带宽等提出了严格的指标要求。要做到各个指标的均衡,需要对前置放大器结构与参数精益求精。而由于需求量巨大,成本也是考虑之一。CMOS工艺由于其成熟的体系与成本优势,渐渐成为光接收机前置放大器的主流工艺,如何克服其各个寄生参数,将产品性能开发到极致,以称为现在的研究热点。本文采用0.18μm CMOS工艺平台,从原理图到版图,设计出2.5Gbps码率的光接收机前置放大器。从光接收机系统构架出发,阐述前置放大器的技术指标,介绍了眼图在数字系统的重要作用与其中的重要参数,以及搭建芯片级参数与系统参数的桥梁。全面设计前置放大器所需要...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光通信技术背景与研究意义
1.2 光接收机研究现状与发展趋势
1.3 本论文的主要内容与结构安排
第二章 相关理论分析
2.1 光接收机基础理论
2.1.1 光接收机主要组成
2.1.2 光接收机前端中的误码源
2.1.3 误码率与Q因子
2.1.4 接收灵敏度
2.1.5 眼图的应用
2.2 跨阻放大器TIA
2.3 跨阻放大器的频率响应与噪声分析
2.3.1 电阻负载型
2.3.2 共栅跨阻级
2.3.3 电阻负反馈跨阻级
2.4 自动增益控制电路
2.5 本章小结
第三章 2.5GBPS光接收机前置放大器的设计
3.1 前置放大器系统指标
3.2 信号通道电路设计
3.2.1 跨阻放大器级
3.2.2 差分增益级
3.2.3 输出驱动
3.3 电源与光探测器偏置电路设计
3.3.1 片内电源设计与基准
3.3.2 光探测器偏置电路
3.4 版图设计与可靠性
3.4.1 信号间的串扰
3.4.2 减小寄生电容的设计
3.4.3 对称性设计
3.4.4 天线效应以及应力的避免
3.5 芯片静电泄放(ESD)防护设计
3.5.1 ESD模型
3.5.2 芯片ESD防护设计
3.6 总图仿真结果与分析
3.7 本章小结
第四章 测试与分析
4.1 TIA的封装
4.2 测试平台搭建
4.3 测试数据分析
4.4 本章小结
第五章 全文总结
5.1 本文的主要工作
5.2 本文不足以及改进
5.3 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于窄脉冲激光雷达的新型AGC跨阻放大器[J]. 周永兴,赵野,杨洁. 电子设计工程. 2019(23)
[2]基于CMOS工艺的光接收机前置放大器的研究与设计[J]. 刘超杰. 电子技术与软件工程. 2014(07)
[3]基于电感并联峰化的宽带CMOS跨阻前置放大器[J]. 王巍,武逶,冯其,王川,唐政维,王振,袁军. 半导体光电. 2013(06)
[4]CMOS低噪声放大器的噪声系数优化研究[J]. 邓春艳,王军,杨扬,曹宗华,肖遥. 通信技术. 2012(10)
[5]CMOS 1.2V电压10Gb/s光接收机前置放大器设计[J]. 吴有恩. 煤炭技术. 2011(04)
[6]一种低功耗无电容型LDO的设计[J]. 王晋雄,原义栋,张海峰. 半导体技术. 2011(04)
[7]基于深亚微米CMOS工艺改进的电荷放大器的噪声模型[J]. 李翔宇,张琦,孙义和. 清华大学学报(自然科学版). 2010(11)
[8]GPON网络特点和应用[J]. 黄信礼. 电脑与电信. 2010(08)
[9]高速跨阻放大器设计综述[J]. 赵萌,李雪,韩波,高建军. 电子器件. 2009(03)
[10]CMOS射频集成电路ESD保护的挑战（英文）[J]. 王自惠,林琳,王昕,刘海南,周玉梅. 半导体学报. 2008(04)
硕士论文
[1]基于标准SiGe BiCMOS工艺的光接收机前端电路设计[D]. 付友.天津大学 2014
本文编号：3459671
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光通信技术背景与研究意义
1.2 光接收机研究现状与发展趋势
1.3 本论文的主要内容与结构安排
第二章 相关理论分析
2.1 光接收机基础理论
2.1.1 光接收机主要组成
2.1.2 光接收机前端中的误码源
2.1.3 误码率与Q因子
2.1.4 接收灵敏度
2.1.5 眼图的应用
2.2 跨阻放大器TIA
2.3 跨阻放大器的频率响应与噪声分析
2.3.1 电阻负载型
2.3.2 共栅跨阻级
2.3.3 电阻负反馈跨阻级
2.4 自动增益控制电路
2.5 本章小结
第三章 2.5GBPS光接收机前置放大器的设计
3.1 前置放大器系统指标
3.2 信号通道电路设计
3.2.1 跨阻放大器级
3.2.2 差分增益级
3.2.3 输出驱动
3.3 电源与光探测器偏置电路设计
3.3.1 片内电源设计与基准
3.3.2 光探测器偏置电路
3.4 版图设计与可靠性
3.4.1 信号间的串扰
3.4.2 减小寄生电容的设计
3.4.3 对称性设计
3.4.4 天线效应以及应力的避免
3.5 芯片静电泄放(ESD)防护设计
3.5.1 ESD模型
3.5.2 芯片ESD防护设计
3.6 总图仿真结果与分析
3.7 本章小结
第四章 测试与分析
4.1 TIA的封装
4.2 测试平台搭建
4.3 测试数据分析
4.4 本章小结
第五章 全文总结
5.1 本文的主要工作
5.2 本文不足以及改进
5.3 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于窄脉冲激光雷达的新型AGC跨阻放大器[J]. 周永兴,赵野,杨洁. 电子设计工程. 2019(23)
[2]基于CMOS工艺的光接收机前置放大器的研究与设计[J]. 刘超杰. 电子技术与软件工程. 2014(07)
[3]基于电感并联峰化的宽带CMOS跨阻前置放大器[J]. 王巍,武逶,冯其,王川,唐政维,王振,袁军. 半导体光电. 2013(06)
[4]CMOS低噪声放大器的噪声系数优化研究[J]. 邓春艳,王军,杨扬,曹宗华,肖遥. 通信技术. 2012(10)
[5]CMOS 1.2V电压10Gb/s光接收机前置放大器设计[J]. 吴有恩. 煤炭技术. 2011(04)
[6]一种低功耗无电容型LDO的设计[J]. 王晋雄,原义栋,张海峰. 半导体技术. 2011(04)
[7]基于深亚微米CMOS工艺改进的电荷放大器的噪声模型[J]. 李翔宇,张琦,孙义和. 清华大学学报(自然科学版). 2010(11)
[8]GPON网络特点和应用[J]. 黄信礼. 电脑与电信. 2010(08)
[9]高速跨阻放大器设计综述[J]. 赵萌,李雪,韩波,高建军. 电子器件. 2009(03)
[10]CMOS射频集成电路ESD保护的挑战（英文）[J]. 王自惠,林琳,王昕,刘海南,周玉梅. 半导体学报. 2008(04)
硕士论文
[1]基于标准SiGe BiCMOS工艺的光接收机前端电路设计[D]. 付友.天津大学 2014
本文编号：3459671
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3459671.html
