近年来,以光波为载体、光纤为传输媒质的光纤通信异军突起,发展十分迅速,已成为信息高速公路的主体。光纤通信具有容量大、传输距离远、节省能源、抗干扰、抗辐射等诸多优点,是世界各国“宽带发展计划”的主要形式。　　论文针对高速光纤通信的应用,对光纤接收集成电路的关键设计技术进行了研究。重点研究了跨阻前置放大器、限幅放大器和时钟与数据恢复电路等光接收模块必备的几个功能集成电路,以及这些集成电路中必备的基准电压源和电流源单元电路。采用低成本、高集成度的CMOS工艺设计了满足2.5Gb/s光纤通信产业要求的集成电路芯片,论文主要开展以下工作:　　研究了高精度基准电压源和基准电流源。针对双极晶体管结压降VBE温度系数表达式中非线性项的系数取值与流过晶体管的电流有关的特点,采用一种新型的曲率校正方法,产生一个与温度成指数关系的电流,该电流为一个双极晶体管提供集电极电流以改变其基极-发射极电压的温度系数。通过两个具有不同温度系数的双极晶体管基极-发射极电压相减,消除VBE表达式中非线性项的影响,实现了高阶曲率补偿带隙基准电压源。完成了与温度成正比(PTAT)和与温度无关(TI)等两种基准电流源电路设计。其中与温度成正比电流源为限幅放大器的增益级提供偏置,以弥补电子迁移率的温度系数对放大器增益带宽积的不利影响;与温度无关的基准电流源为跨阻放大器和限幅放大器的输出驱动等功耗较大的电路等模块提供偏置,防止芯片温度随着工作时间显著增加时偏置电流的不稳定,提高芯片长期工作的可靠性和寿命。　　实现了高速度、低噪声、高动态范围的跨阻放大器。分析了输入寄生电容对跨阻放大器带宽和噪声的影响,采用可调节共源共栅(RGC)结构降低输入阻抗、容性退化技术扩展跨阻放大器的带宽,实现了一个2.5Gb/s跨阻放大器。后仿真结果验证了所设计的跨阻放大器具有高增益、宽带、低噪声等优点。设计了一种新型的低工艺误差敏感性幅度检测自动增益控制电路,该自动增益控制电路具有启动阈值电压受工艺失配影响小的特点。将该自动增益控制电路应用在了所设计的跨阻前置放大器中,提高了跨阻放大器的动态范围。Monte Carlo分析证明了所设计的自动增益控制电路的鲁棒性;跨阻放大器的增益随输入电流关系测试结果证明了该自动增益控制电路可以有效地对跨阻增益进行调整,提高了输入电流信号的动态范围;测试结果证明了该跨阻放大器可以满足2.5Gb/s光接收模块对灵敏度、饱和度和误码率等的要求。　　实现了带有丢失信号检测的宽带、高增益限幅放大器。分析了影响限幅放大器增益和带宽的主要因素,采用有源反馈技术增大放大器的增益带宽积,引入容性退化技术减小寄生电容对带宽的影响,设计了宽带、高增益限幅放大器。为了满足光接收模块需要对限幅放大器输入信号进行检测的要求,设计了一种新型丢失信号检测电路,该信号检测电路采用吉尔伯特单元作为幅度检测,其丢失信号阈值电压可以通过片外进行调节。完成了该限幅放大器的电路和版图设计。后仿真结果表明该限幅放大器可以满足2.5G光纤通信对带宽、增益的要求,可以对信号丢失和解除丢失过程进行有效的检测和指示,其检测阈值可由片外电阻比进行调节,且阈值大小不受输入信号频率和失配等因素影响。　　研究了时钟与数据恢复电路设计技术。分析了各种时钟与数据恢复电路的优缺点,基于电荷泵锁相环实现了时钟与数据恢复电路,采用可调节共源共栅(RGC)结构提高电荷泵电路中充放电电流源输出阻抗,减小充放电电流的不匹配,同时避免了电荷注入效应,改善了电荷泵锁相环(CPPLL)电路的性能。后仿真结果表明所设计的电荷泵的输出电压在0.4V到1.3V之间时,电荷泵的充放电电流很好地匹配。