隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新性應(yīng)用擴展到生活的各個方面,數(shù)據(jù)流量不斷增大,對網(wǎng)速要求越來越高。為了突破半導(dǎo)體器件自身帶寬、功耗的限制,高階調(diào)制技術(shù)良好的頻譜利用效率成為400 Gb/s光纖通信標(biāo)準的潛在應(yīng)用方案。高階調(diào)制格式?jīng)Q定了通信信號多電平的特性,從而要求光纖通信模擬前端電路同時具備低噪聲、高線性度和寬帶的特性。本文針對高階調(diào)制格式的光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用要求,對光接收機中低噪聲、高線性度和寬帶的跨阻放大器展開研究。首先對晶體管的噪聲模型進行分析,研究單端輸入和差分輸入跨阻放大器的噪聲模型;接著根據(jù)二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性,研究了跨阻放大器的等效輸入噪聲的計算方法;繼而根據(jù)BJT的Kirk效應(yīng),結(jié)合電流密度與溫差的關(guān)系,提出了計算BJT器件低噪聲優(yōu)化偏置電流密度的方法;之后對BJT跨阻放大器的高頻噪聲轉(zhuǎn)角頻率進行了詳細研究,并得出BJT跨阻放大器的高頻噪聲轉(zhuǎn)角頻率計算公式;綜合上述研究成果,提出了寬帶,高線性度和低噪聲跨阻放大器優(yōu)化設(shè)計流程。理想的全對稱跨阻放大器具有處理差分輸入信號的能力,并能夠抑制偶次諧波和共模噪聲,從而具有良好的線性度,是高線性度模擬接收前端放大器的理想選擇。本文首...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
本論文專用術(shù)語的注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 選題背景與目的
    1.3 光接收機前置放大器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 BJT前置放大器
        1.3.2 InP或GaAs前置放大器
        1.3.3 CMOS前置放大器
        1.3.4 SiGe BiCMOS前置放大器
    1.4 論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點
第二章 跨阻放大器噪聲分析與優(yōu)化設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 噪聲模型
        2.2.1 MOS晶體管噪聲模型
        2.2.2 BJT噪聲模型
        2.2.3 單端輸入跨阻放大器噪聲模型
        2.2.4 差分輸入跨阻放大器噪聲模型
    2.3 等效輸入噪聲計算
    2.4 低噪聲優(yōu)化電流
        2.4.1 偏置電流優(yōu)值
        2.4.2 BJT電流密度優(yōu)值
    2.5 跨阻放大器噪聲轉(zhuǎn)角頻率分析
        2.5.1 MOS晶體管跨阻放大器轉(zhuǎn)角頻率
        2.5.2 BJT跨阻放大器噪聲高頻轉(zhuǎn)角頻率
    2.6 BJT低噪聲、寬帶跨阻放大器設(shè)計流程
    2.7 本章小結(jié)
第三章 跨阻放大器拓撲結(jié)構(gòu)研究
    3.1 引言
    3.2 單端跨阻放大器
        3.2.1 射(源)極輸入
        3.2.2 基(柵)極輸入
    3.3 對稱跨阻放大器
        3.3.1 射(源)極輸入
        3.3.2 基(柵)極輸入
    3.4 本章小結(jié)
第四章 40Gb/s低噪聲全對稱TIA設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 Cascode全對稱跨阻放大器
    4.3 電壓放大級設(shè)計
    4.4 輸出緩沖級
    4.5 直流失調(diào)消除與低頻截止
    4.6 低噪聲全對稱TIA后仿真
    4.7 本章小結(jié)
第五章 40Gb/s高線性度全對稱TIA設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 Regulated Cascode全對稱跨阻放大器
    5.3 自零反饋與過載補償環(huán)路
    5.4 高線性度全對稱TIA后仿真
    5.5 本章小結(jié)
第六章 40Gb/s單端輸入TIA設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 單端輸入跨阻放大器
    6.3 單端轉(zhuǎn)差分電路
    6.4 單端輸入跨阻放大器噪聲分析
    6.5 單端輸入TIA后仿真
    6.6 本章小結(jié)
第七章 芯片測試
    7.1 引言
    7.2 TIA芯片測試技術(shù)
        7.2.1 小信號測試
        7.2.2 噪聲測試
        7.2.3 大信號測試
    7.3 40Gb/s低噪聲全對稱TIA測試
    7.4 40Gb/s高線性度全對稱TIA測試
    7.5 40Gb/s單端輸入TIA測試
    7.6 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 引言
    8.2 本論文所做的主要工作及研究成果
    8.3 對進一步研究工作的建議
附錄A Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS簡介
    A.1 Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS簡介
    A.2 特征頻率提取
    A.3 BJT的Kirk效應(yīng)
參考文獻
作者攻讀博士學(xué)位期間的研究成果
致謝



本文編號：3833322