宽输入动态范围cmos光接收机的研究和设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段

2、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要光接收机是光纤通信系统的重要组成部分，其性能好坏直接关系到整个光纤通信系统的质量。如今，信息传输量越来越大，速度也越来越快，这就对光接收机的性能提出了更高的要求。光接收机需要有更大的带宽以满足高速率数据传输的要求，同时，由于不同的链路中光纤长度、光电探测器的效率不同等原因导致光电探测器产生的电流大小会有很大变化，这就要求光接收机必须有一个比

3、较宽的输入动态范围以接收变化的光电流。本文根据以上光接收机的性能要求，在保证带宽的前提下，采用两种方法增加光接收机的输入动态范围。光接收机的基本结构包括跨阻放大器、主放大器和输出缓冲级。本文介绍了两种跨阻放大器的设计，一种是单端共源跨阻放大器，一种是差分共源跨阻放大器，均采用有源电感做负载以增加其带宽。在主放大器的设计中，分别选择了分段线性电路和对数放大器来增加光接收机的输入动态范围。分段线性电路是一种逐段近似的方法，它在每一个小范围内都是线性的，连在一起就构成一个大的线性范围。本文采用多双曲正切电路实现分段线性，设计

4、了一种带分段线性电路的光电集成接收机。对数放大器是一种输入与输出呈对数关系的放大器，可以对信号进行瞬时压缩，把宽动态范围的输入信号压缩成光接收机可以处理的信号。本文采用了限幅放大器的并联级联求和形式实现对数放大器，并采用有源电感峰化技术增加其带宽。本文电路的设计采用UMC0.18umCMOS工艺，使用cadencespectre和virtuoso对电路进行仿真和版图设计。结果表明，带分段线性电路的光接收机实现了2Gb/s的数据传输速率和46dB的输入动态范围，带对数放大器的光接收机实现了2.5Gb/s的数据传输速率和6

5、0dB的输入动态范围。关键词：光接收机分段线性对数放大器CMOS有源电感ABSTRACTOpticalreceiverisasignificantpartofopticalfibercommunicationsystem.It’sperformancedirectlyaffectsthequalityofthewholeopticalfibercommunicationsystem.Nowadays,thevolumeofinformationbecomeslargerandthetransferspeedneedsm

6、orehigher,whichputhigherrequestforwardtheperformanceofopticalreceiver.Largerbandwidthisneededtotransferhigherratedata.Atthesametime,indifferentlinks,fiberlengthandtheefficiencyofphotodetectoraredifferent,whichleadstothebigchangeofcurrentgeneratedbyphotodetector.

7、Inthiscase,awideinputdynamicrangeisneededtodealwithvariationalphotocurrent.Basedontheaboveperformancerequesttotheopticalreceiver,twomethodsareusedtoincreasethedynamicrangeofopticalreceiverontheconditionofenoughbandwidthinthispaper.Thebasicstructureofopticalrecei

8、verincludestransimpedanceamplifier,mainamplifierandoutputbuffer.Inthispaper,twokindsoftransimpedanceamplifiersareintroducedanddesigned.Onekindisasimplesingle-endedcom