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面对无源光网络(PassiveOpticalNetwork，PON)系统的广阔应用前景与国内缺乏底层实现相关研究的现状，论文依据最新的PON标准——IEEE802.3av(10Gbit/sEthernetPON，10G-EPON)标准和ITU-TG.987(10-Gigabit-capablepassiveopticalnetworks，XG-PON》系列建议，重点研究了10Gbit/sPON物理层突发模式接收技术及其芯片实现。运用软硬件结合的方法以及自动控制理论，在突发接收机结构、超高速峰值检测、即时相位技术等方面提出了一系列新的方法和设计思路。采用相对低廉的CMOS工艺设计并实现了速率为10Gbit/s的突发模式前置放大器芯片与时钟数据恢复电路芯片，填补了国内在该领域研究的空白，对我国具有自主知识产权的光纤接入网建设具有重要的应用价值。 针对10G-EPON及XG-PON应用提出了前馈式直流耦合(DC-coupled)结构的突发模式前置放大器结构。利用调节型共源共栅(RegulatedCascode，RGC)结构的输入级减小了电路的输入电阻，将包括光检测器电容在内的大寄生电容与电路的主极点隔离，在不使用在片电感的前提下提高了带宽。研制了一种快速响应的反馈型峰值检测模块，实现了超高速的自动增益切换与阈值提取功能，解决了大动态范围和快速响应之间的矛盾。该前置放大器采用低成本的SMIC0.13μmCMOS工艺实现，核心电路面积136μm×90μm，芯片面积425μm×475μm，总功耗23.4mW。经测试，电路支持最高为10.3125Gbit/s的多种速率配置模式，提供64.0dBΩ的高跨阻增益与54.6dBΩ的低跨阻增益，输入动态范围大于22.9dB，等效输入噪声电流23.4pA/√Hz，满足突发接收的应用需求。 设计并实现了一种新型的基于数字逻辑门的门控振荡器(GatedVoltage-Vontrolled-Oscillator，GVCO)结构，采用电流模技术设计了一种类似XNOR/XOR门的逻辑单元门，基于这种单元门研制了可工作在突发模式的环形压控振荡器，从时域与频域两个角度阐述了该门控振荡器用作突发模式半速率时钟恢复的工作原理，分析了它的相位捕获时间，推导了其调谐特性与噪声性能。电路采用SMIC0.18μmCMOS工艺实现，芯片面积425μm×480μm，振荡频率3.46GHz-5.15GHz，最高工作速率＞10.3125Gbit/s。无输入数据时，GVCO在1‰频偏处的相位噪声为-74.68dBc/Hz。输入码型为27-1伪随机码时，振荡器迅速同步到数据，在1‰频偏处相位噪声为-112dBc/Hz。 在半速率门控振荡器的基础上提出了一种对相位误差不敏感的鉴频器(FrequencyDetector,FD)以及参考锁频环路(FrequencyLockedLoop，FLL)，实现了单片集成突发模式(ClockandDataRecovery,CDR)电路芯片。由于环路结构中取消了镜像振荡器，因此避免了电路的失配问题并减小了功耗。采用SMIC0.13μmCMOS工艺对该突发模式CDR进行了流片验证，芯片面积675μm×625μm。测得含输出缓冲在内的芯片总功耗为38.4mW，恢复出的时钟抖动为4.98ps，数据抖动5.67ps，同步时间小于5bit。该芯片可以即时的实现10Gbit/s的突发数据恢复，恢复出的时钟数据符合IEEE802.3av标准。 本文是江苏省科技支撑计划重点项目《10G-EPON物理层芯片核心技术研发》(BE2008128)的重要组成部分，论文所属的江苏省科技支撑计划项目已于顺利通过专家组验收，研究成果已申请4项国家发明专利。