40Gb-s 65nm CMOS工藝光接收機(jī)前端放大器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息社會(huì)數(shù)據(jù)通信量的激增，迫切需要使用寬帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)由于成本低、傳輸容量高，已經(jīng)被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)長(zhǎng)距離通信中高速數(shù)據(jù)傳輸速率和大吞吐量難題的一種非常具有吸引力的解決方案。雖然CMOS工藝在速度以及增益方面遠(yuǎn)不及Bipolar工藝，但是在微型化的世界中，CMOS工藝由于其低成本、低功耗、高集成度等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛用來(lái)設(shè)計(jì)光電集成電路。作為光接收機(jī)電路的一部分，光接收機(jī)前端放大器直接決定了后續(xù)的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路能

2、否正常工作，進(jìn)而決定了光接收機(jī)的性能。本文采用TSMC65nmCMOSLP工藝設(shè)計(jì)了工作速率為40Gb/s的光接收機(jī)前端放大器芯片。
　　 本設(shè)計(jì)的光接收機(jī)前端放大器由跨阻放大器、限幅放大器、輸出緩沖以及直流失調(diào)消除電路組成?？缱璺糯笃鞑捎幂斎胱杩沟?、直流工作點(diǎn)穩(wěn)定的RGC結(jié)構(gòu)。限幅放大器采用三階交叉有源負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的三階有源反饋放大器級(jí)聯(lián)的形式相比，這種結(jié)構(gòu)具有更大的帶寬以及更平坦的幅頻響應(yīng)。輸出緩沖采用了fT倍增技術(shù)，

3、這種技術(shù)減小了輸出緩沖對(duì)限幅放大器的負(fù)載效應(yīng)。此外，跨阻放大器、限幅放大器以及輸出緩沖都采用了電感并聯(lián)峰化技術(shù)，以進(jìn)一步擴(kuò)展光接收機(jī)前端放大器的帶寬。直流失調(diào)消除電路由折疊式共源共柵OTA與片外大電容構(gòu)成，為了減小OTA的輸入失調(diào)電壓，本文定量地分析了輸入失調(diào)電壓并給出了其減小的方法。
　　 光接收機(jī)前端放大器的芯片面積為985μm×805μm。后仿真結(jié)果表明，光接收機(jī)前端放大器的功耗為105mW，提供69dB的轉(zhuǎn)換增益與34.