通用大型探測器ATLAS是高能物理實(shí)驗(yàn)中著名大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC的重要組成部分。當(dāng)進(jìn)行高能物理實(shí)驗(yàn)時(shí),高能粒子相互對撞產(chǎn)生粒子輻照效應(yīng),致使ATLAS探測器中前端系統(tǒng)長期暴露在高強(qiáng)度的輻照環(huán)境中。由于商用芯片通常無法在輻照環(huán)境下正常工作,因此,具有抗輻照能力的專用集成電路將在ATLAS探測器的前端系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。另外,隨著LHC的不斷升級,不僅大幅提升了ATLAS探測器的能量和亮度,同時(shí)也帶來了海量的數(shù)據(jù)信息。ATLAS探測器中的液氬量能器前端讀出系統(tǒng)用于快速、可靠的讀取并傳送實(shí)驗(yàn)中測量到的大量數(shù)據(jù)。選用光纖鏈路作為其數(shù)據(jù)傳輸模塊,極大程度的提高數(shù)據(jù)傳輸效率,是一個(gè)重要的研究方向。本文闡述了高能物理實(shí)驗(yàn)中光纖傳輸發(fā)送端的雙通道激光驅(qū)動ASIC的設(shè)計(jì),該芯片系列被命名為LOCld。芯片的作用是接收已編碼的串行數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成調(diào)制電流用于驅(qū)動TOSA(Transmitter Optical Subassembly),實(shí)現(xiàn)電-光轉(zhuǎn)換。本文一共介紹了三款具有抗輻照能力的LOCld芯片。它們分別為基于250 nm SoS(Silicon on Sapphire)CMOS工藝設(shè)計(jì)的LOCld2...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 高能物理實(shí)驗(yàn)裝置
    1.2 抗輻照光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
        1.2.1 LHC升級計(jì)劃
        1.2.2 ATLAS光纖鏈
        1.2.3 LpGBT的簡介
    1.3 論文內(nèi)容與架構(gòu)
        1.3.1 論文內(nèi)容
        1.3.2 文章架構(gòu)
第二章 激光驅(qū)動芯片及其輻照加固措施
    2.1 VCSEL的簡介
    2.2 VCSEL激光器驅(qū)動芯片
    2.3 輻照影響及VCSEL驅(qū)動芯片輻照加固措施
        2.3.1 總劑量效應(yīng)
        2.3.2 單粒子效應(yīng)
        2.3.3 VCSEL驅(qū)動芯片輻照加固措施
    2.4 本章小結(jié)
第三章 2×5.12 Gbps雙通道激光器驅(qū)動芯片的設(shè)計(jì)
    3.1 LOCld2-130的設(shè)計(jì)要求
    3.2 LOCld2-130通道中輸出驅(qū)動器的設(shè)計(jì)
        3.2.1 輸出驅(qū)動器的輸入動態(tài)范圍
        3.2.2 輸出驅(qū)動器的驅(qū)動電流
    3.3 LOCld2-130通道中限幅放大器的設(shè)計(jì)
        3.3.1 級聯(lián)放大器的級數(shù)和總增益
        3.3.2 放大級中器件的參數(shù)
    3.4 LOCld2-130通道中偏置電路的設(shè)計(jì)
        3.4.1 偏置電路的輻照分析
        3.4.2 恒流源型偏置電路
        3.4.3 可維持共模穩(wěn)定的偏置電路
        3.4.4 輸出驅(qū)動器和VCSEL的偏置電路
    3.5 LOCld2-130中I²C接口
    3.6 LOCld2-130版圖設(shè)計(jì)
        3.6.1 LOCld2-130版圖整體布局
        3.6.2 LOCld2-130與LOCld2-250整體版圖之間的差異
        3.6.3 去耦電容的設(shè)計(jì)
        3.6.4 高速引腳的設(shè)計(jì)
    3.7 LOCld2-130芯片封裝及引腳說明
    3.8 LOCld2-130通道后仿真驗(yàn)證
        3.8.1 偏置電路后仿真
        3.8.2 模擬通道AC后仿真
        3.8.3 模擬通道瞬態(tài)后仿真
    3.9 本章小結(jié)
第四章 2×14 Gbps雙通道激光器驅(qū)動芯片的設(shè)計(jì)
    4.1 LOCld2-65通道中輸入均衡器的設(shè)計(jì)
    4.2 LOCld2-65通道中限幅放大器的設(shè)計(jì)
    4.3 LOCld2-65通道中輸出驅(qū)動器的設(shè)計(jì)
    4.4 LOCld2-65通道中偏置電路的設(shè)計(jì)
    4.5 LOCld2-65中I²C模塊的設(shè)計(jì)
    4.6 LOCld2-65中版圖設(shè)計(jì)
        4.6.1 芯片的整體布局
        4.6.2 模擬通道框架版圖設(shè)計(jì)
        4.6.3 限幅放大器版圖設(shè)計(jì)
        4.6.4 輸入端差分傳輸線版圖設(shè)計(jì)
    4.7 LOCld2-65芯片封裝及引腳說明
    4.8 LOCld2-65通道后仿真
        4.8.1 VCSLE和電感的電學(xué)模型
        4.8.2 LOCld2-65單通道瞬態(tài)后仿真
        4.8.3 LOCld2-65雙通道瞬態(tài)后仿真
    4.9 本章小結(jié)
第五章 LOCld2-65芯片的測試
    5.1 測試平臺的搭建
    5.2 眼圖測試
        5.2.1 基本測試
        5.2.2 OMA掃描測試
        5.2.3 兩通道之間相互串?dāng)_測試
    5.3 輸入均衡器的測試
    5.4 TOSA供電電壓凈空高度測試
    5.5 抗輻照測試
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望未來
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3784803