CMOS高速光接收机前端放大电路设计

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前端放大电路是光纤传输系统的关键电路之一,是数字光接收机的门户。过去,大多采用制造费用高的Bipolar Si、BiCMOS、GaAs HBT等工艺实现,但随着CMOS工艺不断向亚微米和深亚微米方向发展,目前已经可以实现高速率的电路。本文给出采用CSMC-HJ 0.6μm CMOS工艺设计的622Mbit/s光接收机前端放大电路。前端放大电路要处理由光检测器送来的微弱电流脉冲输入信号,在实现信号电流-电压转换的同时并抑制各种可能的噪声,此外,还要有效抑制输入信号幅度波动并使输出信号幅度保持在一定的稳定值,以驱动后续数据处理电路。其中,前置放大器电路部分采用电流模跨阻放大器结构,主放大器电路部分采用限幅放大器结构。电流模跨阻放大器利用共栅放大级良好的电流传递效应和极低的输入电阻降低了光检测器寄生电容对前置放大器带宽的影响,同时并利用电压并联负反馈技术稳定共源级增益并依靠增大反馈电阻来降低放大器本身的等效输入噪声。限幅放大器充分利用SCFL电流放大器的非线性特性,使限幅功能直接作用于每个脉冲上以实现限幅特性,并采用全差分共源共栅放大单元电路结构和级间直接耦合方式抑制交扰,在增大带宽和增益的同时,保持一定的动态范围。此次仿真是用SmartSpice完成,结果表明,前端放大电路工作在622Mbit/s时,采用5V单电源,常温下跨阻放大器增益大于69dBΩ,带宽大于1GHz;限幅放大器动态范围大于40dB,功耗低于260mW。
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