论文题目：1.25Gbps光接收机中限幅放大器的设计与实现
摘要：信息技术在二十多年的发展中,为人类社会带来了巨大的便利。为了支撑起信息交互的需求,通信技术对于速度和可靠性等要求都在逐步提高,并极大的促进了行业新技术的发展,其中光纤通信技术是当前主要通信方式之一。光纤通信除了拥有传输距离远、数据容量大和传输损耗低的优点,还具有很强的抗腐蚀,抗干扰能力,制造生产的原材料十分丰富。所以基于硅衬底的CMOS光通信集成电路由于低成本和高集成度已成为热点。作为光纤通信系统的重要组成部分,限幅放大器（Limiting Amplifier,LA）的性能直接影响到光接收机的和光纤系统的性能。STM-8速率的光接收机电路在接入网方面应用广泛,设计出基于STM-8速率限幅放大器对于我国信息高速公路的建设具有重要意义。限幅放大器芯片基于低成本的0.35um CMOS工艺进行设计。为了使信号传输带宽满足要求,限幅放大器使用容性负反馈的带宽技术提高传输速度,同时在版图设计时采用了一种全对称的结构,并且针对寄生参数进行合理的优化。为了提高限幅放大器的电压工作范围,芯片内部设计了一种线性稳压器来为内部的核心模块供电,使芯片工作电压范围达到了 3V到5.5V。由于温度的变化会降低性能,所以专门设计了一种具有正温度系数电流源的带隙基准,用来补偿高温时增益的下降。为了克服失调对电路工作点的影响,设计了一种直流失调补偿电路。最后为了避免受到噪声带来的误码影响,芯片中专门设计了信号丢失静音电路,当输入信号过小时,限幅放大器停止工作。本课题完成限幅放大器的电路设计、仿真、版图绘制和测试。仿真结果显示,在PVT（工艺、电压、温度）的最差条件下,用于STM-8速率的限幅放大器的小信号增益可达到54dB,小信号带宽（-3dB）为950MHz,差分输出峰峰值为1.4V,静态功耗为56mA。测试中,眼图和误码率都满足STM-8速率的要求。
关键词：限幅放大器;光接收机;CMOS工艺;失调补偿
学科专业：电子与通信工程（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 发展趋势
1.3 研究内容和组织结构
第2章 限幅放大器的相关技术与原理
2.1 MOSFET基本原理
2.1.1 MOSFET器件的结构和物理特性
2.1.2 MOS管的电学特性
2.1.3 MOS管的工作特性
2.1.4 MOS管的小信号特性
2.1.5 MOS工艺的噪声特性
2.2 限幅放大器的基本原理
2.2.1 主放大器
2.2.2 MOS差分放大器分析
2.2.3 最佳串联级数分析
2.2.4 宽带技术分析
2.3 信号的眼图
2.4 模拟集成电路的EDA技术
2.5 本章小结
第3章 限幅放大器的设计
3.1 限幅放大器的内部结构与设计指标
3.1.1 内部结构
3.1.2 设计指标
3.2 主通路电路的设计
3.2.1 输入级
3.2.2 增益级
3.2.3 输出级
3.3 工作点偏置电路的设计
3.3.1 带隙基准电路
3.3.2 线性稳压器
3.4 信号丢失静音电路的设计
3.4.1 直流失调补偿电路
3.4.2 信号功率采集器
3.4.3 信号功率判断模块
3.4.4 LOS信号发送与接收模块
3.5 本章小结
第4章 限幅放大器的仿真与分析
4.1 主通路电路的仿真与分析
4.1.1 直流分析
4.1.2 交流分析
4.1.3 瞬态分析
4.1.4 主通路的后仿真
4.2 偏置电路的仿真与分析
4.2.1 带隙基准的仿真与分析
4.2.2 线性稳压器的仿真与分析
4.2.3 直流失调补偿电路的仿真与分析
4.2.4 电流偏置的仿真与分析
4.3 信号丢失静音电路的仿真与分析
4.3.1 信号功率采集器的分析
4.3.2 信号功率判断模块的仿真与分析
4.3.3 LOS信号发送与接收模块的仿真与分析
4.3.4 信号丢失功能的整体仿真
4.4 本章小结
第5章 后端版图与测试
5.1 版图设计
5.1.1 版图寄生参数
5.1.2 版图器件的匹配
5.1.3 其他影响因素
5.1.4 版图设计与布局
5.1.5 版图的寄生提取
5.2 芯片测试
5.2.1 测试平台
5.2.2 芯片测试
5.3 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢