随着集成电路频率的提高,传统的电互连技术因为严重的损耗、串扰和阻抗匹配等问题的存在,导致在印刷电路板(PCB)上传输10Gbps以上的信号非常困难,成为系统性能提高的瓶颈。而光互连技术因为高带宽、低损耗、无串扰、无阻抗匹配和电磁兼容小等优势,成为电互连技术理想的替代者。在用于光互连系统的几个功能电路中,构成光接收机前端放大电路的前置放大器和主放大器是两个关键电路。本次课题的任务是采用SMIC 0.18μmCMOS工艺实现用于2.5Gbps的前置放大器和主放大器,并实现光接收机前端放大电路的单片集成,同时实现缩小芯片尺寸、减少功耗和降低成本的目标。作为光接收机的关键部分,前置放大器的性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。本文采用RGC结构作为跨阻放大器的输入端,克服了包括光探测器结电容在内的大寄生电容造成的带宽不够的问题。根据理论分析优化设计,并通过实际模拟,所设计的电路取得了较优的增益、带宽和功耗性能。主放大器有两种实现方式:自动增益控制放大器和限幅放大器。本文选择限幅放大器的形式来实现光接收机的主放大器。限幅放大器采用共源级差分结构作为放大单元。放大单元之间采用直接耦合技术降低功耗。根据理论分析优化设计,并通过实际模拟,取得了较优的增益、带宽和功耗性能。本文详细介绍了从电路设计到版图设计的整个过程以及在CadenceVirtuoso平台下的前仿真结果。仿真结果表明,在光探测器结电容为0.62pF,1.8V单电压源供电情况下,前端放大电路的-3dB带宽可达1.92GHz,直流功耗109mW。当输入信号峰峰值为30μA,速率为2.5Gbps的伪随机信号时,50Ω负载上的输出摆幅高于500mV,有较好的眼图输出。