【摘要】：近年來,隨著電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和因特網(wǎng)的快速發(fā)展,建立高速度、大容量的信息傳輸系統(tǒng)勢在必行。以光波為載體、光纖為傳輸媒質(zhì)的光纖通信具有容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、功耗低、抗干擾和抗輻射等諸多優(yōu)點,無疑成為信息高速公路的主流技術(shù)。但是此領(lǐng)域的芯片目前幾乎都依賴進(jìn)口,因此,開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、用于高速光纖傳輸系統(tǒng)的集成電路,對我國信息化建設(shè)具有重大意義。 光接收機(jī)作為光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分,是將光纖傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)放大、處理后恢復(fù)原信號的系統(tǒng)。前置放大器作為光接收機(jī)的關(guān)鍵部件,它在很大程度上決定著整個光接收機(jī)的性能,是將光檢測器輸出的微弱電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進(jìn)行一定量的放大,然后輸出給后續(xù)的主放大器。因此,前置放大器性能的改善對于光纖傳輸系統(tǒng)的改進(jìn)具有很重要的意義。 本論文基于0.18μm CMOS工藝,設(shè)計了一種帶AGC功能的RGC輸入光接收機(jī)跨阻前置放大器。此放大器在輸入級采用RGC組態(tài),有效地展寬了帶寬、提高了跨阻；在增益級采用電壓并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu),同時嵌入自動增益控制技術(shù)AGC,除了擴(kuò)大輸入動態(tài)范圍、也起到了提高跨阻與降低噪聲的作用；為了實現(xiàn)前置放大器輸出的單端信號能適應(yīng)后續(xù)主放大器的雙端輸入,在輸出級設(shè)計了一種單端轉(zhuǎn)差分電路。 仿真結(jié)果顯示,當(dāng)光接收機(jī)輸入光功率為-10dBm、電源電壓為1.8V、光檢測器的寄生電容為0.5pF時,此跨阻前置放大器的跨阻增益為81dBΩ,-3dB帶寬為2.25GHz,平均噪聲電流譜密度約為6.0pA/Hz1/2,光靈敏度為-20dBm,輸入電阻約為50Ω,內(nèi)部功耗僅為58mV。相比傳統(tǒng)的跨阻前置放大器,本設(shè)計的性能比如帶寬、增益、靈敏度與功耗等都得到了不同程度的改善。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of telecommunication network, computer network and Internet, it is imperative to establish high speed and large capacity information transmission system. Optical fiber communication with optical wave as carrier and optical fiber as transmission medium has many advantages such as large capacity, long transmission distance, low power consumption, anti-interference and anti-radiation, etc., which undoubtedly becomes the mainstream technology of information highway. However, almost all chips in this field depend on imports. Therefore, it is of great significance to develop integrated circuits with independent intellectual property rights for high-speed optical fiber transmission systems in China. As an important part of optical fiber communication system, optical receiver is a system that converts optical signal transmitted by optical fiber into electric signal, then amplifies and recovers the original signal after processing. As the key component of the optical receiver, the preamplifier determines the performance of the whole optical receiver to a great extent, and converts the weak current signal from the optical detector to the voltage signal and amplifies the signal in a certain amount. It is then outputted to a subsequent main amplifier. Therefore, the improvement of preamplifier performance is of great significance to the improvement of optical fiber transmission system. Based on 0.18 渭 m CMOS process, a transresistive preamplifier of RGC input optical receiver with AGC function is designed in this paper. The amplifier adopts RGC configuration at the input stage, which effectively broadens the bandwidth and increases the cross resistance. At the gain stage, the amplifier adopts a voltage parallel negative feedback structure and embed the automatic gain control technology AGC, in addition to expanding the input dynamic range. In order to realize the single-terminal signal output of the preamplifier can adapt to the two-terminal input of the subsequent main amplifier, a single-terminal converter differential circuit is designed at the output stage. The simulation results show that when the input optical power of the optical receiver is -10 dBm, the power supply voltage is 1.8 V, and the parasitic capacitance of the optical detector is 0.5pF, The transresistance gain of the transresistance preamplifier is 81dB 惟, the 3dB bandwidth is 2.25 GHz, the average noise current spectral density is about 6.0 Pa / Hz / 2, the optical sensitivity is -20 dBm, the input resistance is about 50 惟, and the internal power consumption is only 58 MV. Compared with the traditional transresistive preamplifier, the performance of this design, such as bandwidth, gain, sensitivity and power consumption, has been improved in varying degrees.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TN929.1;TN432

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2263982