光纤通信在大数据时代得到广泛的应用,其速度快、带宽大、可靠性高的特点满足了对长距离、大容量信息传输的要求。前置放大器作为光接收器的前端,其性能高低直接影响到整个光接收系统的工作性能。基于SMIC 0.13μm CMOS工艺,设计完成了一款5 Gbps光接收前置放大器。首先,整体差分式结构可以消除共模噪声的干扰,降低放大器的等效输入噪声。其次,采用共源共栅的输入结构具有低输入阻抗的特点,能有效抑制光电管大电容带来的不利影响。最后,输出级采用电流模逻辑结构,解决了输出增益与带宽之间的矛盾。仿真结果表明,放大器增益达到62 d BΩ,带宽4.7 GHz;等效输入噪声30.1 p A/Hz,眼图迹线清晰,张开度较大,能够满足5 Gbps平衡光探测器通信要求。
基于0.18μm RF CMOS工艺设计一种应用于无源光网络光接收机的无电感型2.5 Gbit/s前置放大器。该前置放大器主要包括跨阻放大器、单端转差分运算放大器和输出级电路。跨阻放大器基于3级推挽反相器结构,具有高增益和低噪声的特点,提高前置放大器的灵敏度;分析零点补偿原理,设计位于反馈环路之中的虚零点,提高跨阻放大器的工作速率,增加稳定性。提出一种新的具有自适应功能的自动增益控制技术,使得跨阻放大器在不同光输入功率下保持带宽不变,环路稳定,具有宽动态范围特性。研究结果表明:在误码率为10-10,传输速率为2.5 Gbit/s时,该前置放大器的接收光灵敏度高达-29 d B·m,输入最大光功率为2 d B·m,动态范围达31 d B·m;在1.8 V的电源电压下,芯片功耗为30 m W,芯片总面积为1×0.7 mm2。
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