基于CMOS工艺高速光纤通信系统的限幅放大器.docVIP

------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— 基于CMOS工艺高速光纤通信系统的限幅放大器 ?? 26卷??第7期2009年7月 微电子学与计算机 MICROELECTRONICSamp;COMPUTER Vol.26??No.7July2009 韩??良1,2,尹??帅1 (1哈尔滨工业大学微电子中心,黑龙江哈尔滨150001;2哈尔滨工业大学(威海)微电子中心,山东威海264209) 摘??要:基于CMOS工艺,设计了高速光纤通信系统中的限幅放大器,主要包括四部分:输入缓冲级、输出缓冲级、宽带放大单元和失调电压补偿回路.其中宽带放大单元采用有源反馈技术和并联峰化技术扩展带宽,使限幅放大器的带宽达到6.8GHz,增益为46dB.当输入信号比特率为7Gb/s,输入电压峰峰值在10mV到1V之间波动时,输出摆幅稳定在1.4V.在标准的1.8V电源电压下,整体电路功耗为192.3mW.关键词:限幅放大器;失调电压补偿回路;有源反馈技术 中图分类号:TN432??????????文献标识码:A??????????文章编号:1000-7180(2009)07-0076-04 ALimitingAmplifierinHighSpeedOptical??fiber CommunicationBasedonCMOSTechnology HANLiang1,2,YINShuai1 (1CenterofMicroelectronic,HarbinInstituteofTechnology,Harbin50001,China;2CenterofMicroelectronic,HarbinInstituteofTechnologyatWeihai,Weihai264209,China) Abstract:Thedesignofalimitingamplifierinhighspeedoptical??fibercommunicationbasingon0.18??mCMOStechnolo??gyisproposed.Itconsistsoffourcomponents:aninputbuffer,anoutputbuffer,abroadbandamplifierandanoffsetcompensation.Thebroadbandamplifieremploysactivefeedbackandinductivepeakingmakingthebandwidthofthelimit??ingamplifierof6.8GHzandthegainof46dB.Theconstantoutputswingis1.4Vwiththedynamicrangefrom10mVto1Vat7Gb/s.Thepowerdissipationofthewholecircuitis192.3mWwitha1.8Vpowersupply.Keywords:limitingamplifier;offsetcompensation;activefeedback 1??引言 在信息交换量与日俱增的今天,光纤通信以其容量大、传输距离远等诸多优点,日渐成为信息高速公路的主体.限幅放大器作为光接收机部分的关键电路,一方面要满足较高的增益和较大的带宽的要求,另一方面要满足在较大的输入动态范围内,输出摆幅基本保持不变,为后续的时钟恢复电路和数据判决电路提供一个稳定的工作电平. 以往的高速限幅放大器大多采用砷化镓或双极工艺,而CMOS工艺价格低廉、代工方便,而且随着CMOS器件特征尺寸的减小,特征频率不断提高,其中0.18??mCOMS工艺的特征频率已经达到 收稿日期:2008-10-10 49GHz,所以采用此工艺来实现高速限幅放大器的设计. 设计了一种基于SMIC0.18??mCOMS工艺高速光纤通信系统的限幅放大器,它具有较大的带宽、增益以及输出摆幅. 2??电路设计 限幅放大器由四部分组成:输入缓冲级、输出缓冲级、宽带放大单元和失调电压补偿回路.其结构框图如图1所示,输入、输出缓冲级主要为与传输线50??电阻相匹配,以减小入射波反射,增加传输效率;宽带放大单元采用有源反馈技术与并联峰化技术使限幅放大器达到较大的带宽和增益;失调电压 77 补偿回路用来稳定直流工