12通道10gbs0.18μmcmos激光驅(qū)動器集成電路設(shè)計

1、1 2 ．C H A N N E L 1O G b ／sL A S E R D I O D ED ⅪⅦR 烈O ．1 8 岬C M O SP R O C E S SA T l l e s i sS u b m i t t e d t oS o u _ Ⅱ1 e a S t U n i v e r s 匆F o rm e A c 缸I e I I l i cD e g r e e o f M a s t e r o f E n g i n

2、 e e r i l l gB YZ H A O Q i 趾- r uS u p e n ，i s e db yP r o f e s s o r L I W - e n - y u a nS e n i o r E n g i n e e r Z H A O W ，e n - x i aS c h o o lo f I n t e 伊a t e dC i r c u i t sS o u t l l e a s t U n i V e

3、 r s 塒M a r c h 2 0 1 4摘要摘要計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等高科技的突飛猛進(jìn)使通信得到了迅速發(fā)展，而以光波為載體、光纖為傳輸媒介的光纖通信更是取得了非?？焖俚陌l(fā)展。光纖通信具有傳輸容量大、保密性好等優(yōu)點，在通信領(lǐng)域扮演了非常重要的角色。激光驅(qū)動器是光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊，能夠驅(qū)動激光器有效工作。本論文設(shè)計的1 2 通道1 0 G b ，s 0 ．1 8u m C M O S 激光驅(qū)動器集成電路為采用。埡O S 工藝設(shè)計超高速激

4、光驅(qū)動器積累了經(jīng)驗，在光通信領(lǐng)域中具有實際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。論文研究的是應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的激光驅(qū)動器集成電路，它位于復(fù)接器之后，用來產(chǎn)生合適的驅(qū)動電流，驅(qū)動激光二極管有效工作。本文根據(jù)相關(guān)應(yīng)用需求，重點對電路設(shè)計架構(gòu)、版圖設(shè)計以及測試方案研究等部分進(jìn)行深入研究。激光驅(qū)動器由輸入匹配級、預(yù)放大級和輸出驅(qū)動級組成。預(yù)放大級電路采用直接耦合的低負(fù)載阻抗的三級差分對級聯(lián)結(jié)構(gòu)和有源負(fù)反饋技術(shù)來增大帶寬，輸出驅(qū)動級采用C 3 A 結(jié)構(gòu)來減

5、小輸出電流的下降沿時間。物理版圖的設(shè)計對整個電路的性能具有很大的影響，本設(shè)計采用對稱精簡的版圖布局，相鄰?fù)ǖ篱g距2 5 0 郵1 ，通道間采用P + 、N + 和深N 阱三阱隔離結(jié)構(gòu)來減小通道間的串?dāng)_。最后分別對單通道和1 2 通道的激光驅(qū)動器芯片進(jìn)行測試方案的研究，討論測試環(huán)境、測試系統(tǒng)設(shè)計和測試過程步驟等。后仿真結(jié)果顯示，在速率1 0 G t ' ／s 的偽隨機(jī)序列信號輸入下，電路輸出電流眼圖良好，輸出電流可以達(dá)到2 3 m

6、 A ，帶寬7 ．2 G H z ，眼圖抖動1 ．2 p s ，單通道驅(qū)動器的芯片面積是4 0 0 岬×5 0 0 | I m ，1 2 通道驅(qū)動器的芯片面積是5 0 0 岬×3 2 0 0 I l m 。單通道驅(qū)動器功耗為9 3 n l W ’左右。仿真結(jié)果表明，論文設(shè)計的單通道和1 2 通道的1 0 G I ) ／s 激光驅(qū)動器電路功能正確，性能基本達(dá)到設(shè)計要求和指標(biāo)，經(jīng)優(yōu)化后可以應(yīng)用于符合S D HS 瑚—6