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5Gb_sCMOS光接收机跨阻前置放大器91
第22卷第3期；2001年6月；文章编号:01)03-0；半导体光电；SemiconductorOptoelectro；Vol.22No.3；JuneGb/sCMOS光接收机跨阻前置放大器；陶蕤1,王志功1,董毅2,谢世钟2；(1.东南大学射频与光电集成电路研究所,江苏南京；摘要:给出了一种利用0.35μmCMOS工艺
第22卷第3期
文章编号:01)03-0177-04
半 导 体 光 电
SemiconductorOptoelectronics
Vol.22No.3
2.5Gb/sCMOS光接收机跨阻前置放大器
陶 蕤1,王志功1,董 毅2,谢世钟2
(1.东南大学射频与光电集成电路研究所,江苏南京.清华大学电子工程系,北京100084)
摘 要: 给出了一种利用0.35μmCMOS工艺实现的2.5Gb/s跨阻前置放大器。此跨阻放
大器的增益为59dB?Ψ,3dB带宽为2GHz,2GHz处的等效输入电流噪声为0.8×10-22A2/Hz。在标准的5V电源电压下,功耗为250mW。PCML单端输出信号电压摆幅为200mVp-p。整个芯片面积为1.0mm×1.1mm。
关键词: 光接收机;前置放大器;跨阻放大器;CMOS工艺
中图分类号: TN722.71 文献标识码: A
A2.5Gb/sCMOSTransimpedancePreamplifierforOpticalReceiver
TAORui1,WANGZhi-gong1,DONGYi2,XIEShi-zhong2
(1.InstituteofRFandOEICs,SoutheastUniversity,Nanjing.Dept.ofElectronicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)
Abstract: A2.5Gb/stransimpedancepreamplifierwasrealizedbyusing0.35μmCMOStech-nology.Thispreamplifiergivesa2GHzbandwidthwith59dB?Ψtransimpedancegain.Theequiva-lentinputcurrentnoiseisabout0.8×10A/Hzat2GHzfrequencypoint.Underthesupplyvolt-ageof5V,thepowerdissipationis250mW.ThePCMLsingle-endedoutputsignalhastheconstantoutputvoltageswing(200mVp-p).Thechipareais1.0mm×1.1mm.
Keywords: traCMOStechnology
在长距离光纤通信接收机中,由容性的光检测器直接驱动的宽带、低噪声前置放大器是一个十分关键的电路。当其工作在较高速率时,通常采用跨
阻放大器的形式。为了减少前端噪声,保持较高的灵敏度以降低误码率,避免因主放大器的级联而引起的信噪比的下降,此跨阻放大器需要有较高的增益。同时为了使放大器工作在恰当的速率上,它又需要有适当的宽带特性,但是高增益和宽带是两个相互矛盾的要求,需要进行适当的折衷。
收稿日期:.
基金项目:国家自然科学基金资助项目();国家863计划光电子主题项目(863-307-16-07).
以往,高速率的前置放大器大多数用制造费用高的砷化镓或双极性硅工艺来实现[1,2]。由于工艺限制,CMOS很难用于高速电路的设计中,但是随着
CMOS工艺向着亚微米和深亚微米方向发展,其工作速率上限已逐渐接近砷化镓和双极性硅电路的常规工作速率,深亚微米CMOS工艺越来越多地应用于高速高性能的集成电路设计。如今,0.35,0.25和0.18μm的CMOS工艺已经用来实现Gb/s的高速集成电路。有关研究文献表明,利用0.25μmCMOS工艺设计的数字集成电路,其工作速率达到了4Gb/s。最近,我们利用0.35μm的单阱、双多晶硅、三层金属的CMOS工艺来实现用于SDH系统STM-16速率级光接收机的跨阻前置放大器
,取得了较好的结果。
半 导 体 光 电 8
2 光纤接收系统简介
光接收机系统框图如图1所示,它主要由光检测器、前置放大器、主放大器、时钟恢复电路、数据判决电路,以及分接器
器的电路形式的选择十分关键。
常见的前置放大器有低阻放大器、高阻放大器和跨阻放大器三种类型,但是目前在超高速光通信
系统中,为减小输入电阻以保证足够的带宽,最常见的前置放大器选用跨阻放大器的电路形式,其电路拓扑如图2所示。
等几部分组成
图1 光接收机系统框图
Fig.1 Blockdiagramofopticalreceiversystem
图2 跨阻前置放大器
Fig.2 Diagramoftransimpedancepreamplifier
图1中,光检测器将光纤传来的微弱光脉冲信号转换为电流脉冲信号,并通过一个低噪声的前置放大器将其转换为电压信号。光检测器与前置放大器构成光接收机前端电路。紧随其后的主放大器将前置放大器输出的电压小信号放大至限幅。主放大器的输出电压脉冲的幅度应该足够的大,以便驱动后续的时钟恢复和数据判决电路。时钟恢复和数据判决电路用来实现信号的再生。最后高速数据流由分接器分接为低速码流。
这种放大器实际上就是一种通过反馈电阻Rf
给放大器输入端提供负反馈的高增益高阻抗放大器。这种设计方法既有低噪声又有大带宽和宽动态范围的特点。跨阻放大器实质上是一个电流-电压变换器,其优点是:
(1)放大器的输入电阻小,因而电路的时间常数小,减小了波形失真,基本不需要均衡;
(2)动态范围大;(3)输出电阻小,放大器受噪声影响小,不易发生串话和电磁干扰;
(4)负反馈使放大器特性易于控制,稳定性也显著提高;(5)灵敏度在宽带应用时,仅比高阻放大器的低2～3dB。
3 前置放大器的选择
作为光接收机中的关键部分,前置放大电路的性能在很大的程度上决定了整个光接收机的性能。它要求与光检测器相匹配,得到高的输出信噪比,将
来自PIN光电二极管或者雪崩光电二极管(APD)的电流脉冲信号放大输出并转换成一定的电压脉冲信号。在光纤通信系统中,光信号通过长达几十甚至几百公里的光纤的传输,到达接收端时已变得非常微弱,如果采用一般的放大器进行放大,放大器本身会引入较高噪声,后一级放大器将对前一级放大器输出的信号和引入的噪声进行放大,因此,信噪比不会得到改善。为了克服上述问题,需要一个低噪声、高增益的前置放大器,以获得较高的信噪比。
设计光接收前置放大器需要注意以下几点:(1)尽量减小等效输入噪声电流,提高灵敏度;(2)带宽与信号速率相适应;(3)产生足够大的增益,以克服后续电路噪声的影响。这三个要求是相互矛盾和相互影响的,带宽的增加将导致噪声的增加和增益的下降。此外,当温度变化时放大器应当保持增益、带宽和灵敏度的稳定。输入阻抗要足够的小,以避免
,4 电路设计
我们选用的跨阻放大器的电路拓扑如图3所示。其中光检测器用电流源Is等效;场效应管M1与电阻Rd构成一个放大器,提供电压增益;场效应管M2与电阻Rs构成源级跟随器;电阻Rf的功能是形成电压并联负反馈。
图3 跨阻前置放大器
Fig.3 Topologiccircuitfortransimpedancepreamplifier
第22卷第3期 陶 蕤等: 2.5Gb/sCMOS光接收机跨阻前置放大器 179
为了使高速光接收机在给定的速率下正常工作,其前置放大器的带宽应该尽量的宽。图3所示类型的跨阻前置放大器,其频带宽度可以表示为:fw=1/2πCinRin,其中Rin=Rf/A为输入电阻(Rf为反馈电阻,A为放大器开环增益),输入寄生电容Cin包括了光检测器寄生电容Cs,以及封装电容Cp。输入电容Cin和较大的输入电阻Rin是影响放大器频带的主要因素。
可以通过减小输入电阻或输入电容来展宽带宽,但是减小放大器的输入寄生电容十分困难,通常采用减小放大器输入电阻的方式。但通过减小反馈电阻Rf来减小输入电阻,会因为反馈电阻Rf的减小而引入额外的热噪声电流,降低前置放大器的灵敏度。因此,在保证放大器的足够大开环增益的同时,合理选择反馈电阻Rf的阻值大小,在保证放大器的带宽的情况下,尽可能减小反馈电阻的热噪声,提高前置放大器的灵敏度,降低误码率。
此跨阻放大器的等效输入噪声电流功率谱函数表示如下
Seq(f+2qIg1+f
2(2πf)(+Cgd1[6,7]
图5 跨阻幅频特性
Fig.5 Amplitude-frequencycharacteristicoftransimpe-dance
由图5可知,该前置放大器的低频跨阻增益为59dB?Ψ,3dB带宽为2GHz,满足3dB截止频率
约为0.8倍比特速率的要求,可望在2.5Gb/s的数据速率上得到满意的结果。
图6为前置放大器的等效输入电流噪声Seq曲线,等效输入电流噪声为0.8×10A/Hz(2GHz),可见此跨阻放大器有较好的噪声特性。
式中:Rf为反馈电阻,k为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,q为单位电荷常量,Ig1为FET的栅极漏电流,gm1为FET的跨导,Γ为FET的沟道噪声系数,
Cgs1和Cgd1分别为FET的栅源和栅漏电容。式中第一项表示由Rf引入的热噪声电流的贡献;第二项代表MOSFET的栅极漏电流引入的噪声,一般很小,可以忽略不计;最后一项代表了MOSFET的沟道热噪声。由式(1)知,可以采取增大Rf和gm1的方式来减小等效输入电流噪声。
图6 前置放大器等效输入电流噪声曲线
Fig.6 Noisecurveofequivalentinputcurrentforpreamplifier
6 制造工艺
此限幅放大器利用美国南加州大学MOSIS工程提供的0.35μm的单阱、双多晶硅、三层金属的CMOS工艺实现。其显微放大照片如图7所示,芯片面积为1.0mm×1.1mm。芯片中部的有源区面积只占整个芯片面积的1/6,其余面积为片上电容和焊盘。
5 模拟结果
我们采用通用的Spice程序对此电路进行了模拟。对于0.35μmCMOS工艺,选用BSIM3V3.2,
LEVER为49的器件模型。其输入信号源光检测器用如图4所示的等效电路来代替[6]。图中Is为
PD的等效电流源,Cs为PD的结电容。模拟得到的跨阻幅频特性如图5所示。
图7 前置放大器显微放大照片Fig.7 Microphotographofpreamplifier
图4 光检测器等效电路
半 导 体 光 电 0
首先对芯片进行了直流测试,在标准的5V电源下,直流电压为50mA,对应的直流功耗为250mW。
为便于对芯片进行高速信号测试,将芯片放置在敷有陶瓷衬底的黄铜板上,利用50Ψ的微带线以及SMA进行高速连接,芯片采用常用的键合方式。整个测试盒外观图如图8所示
GaAstransimpedanceamplifiersforfiber-opticreceivers[J].IEEEJ.SolidStateCircuits,):.
[3] FukaishiM,NakamuraK,SatoM,etal.A4.25Gb/s
CMOSfiberchanneltransceiverwithasynchronoustree-typedemultiplexerandfrequencyconversionarchitecture[J].IEEEJ.SolidStateCircuits,):.
[4] 王志功,柯锡明.光纤通信用0.35μmCMOS芯片设
计成功[J].高技术通信,):110.[5] ReinHM.Multi-gigabit-per-secondsiliconbipolarICs
forfutureoptical-fibertransmissionsystems[J].IEEEJ.SolidStateCircuits,):664-675.[6] ToumazouC,ParkSM.WidebandlownoiseCMOS
transimpedanceamplifierforgigeHertzoperation[J].Electron.Lett.,4-1196.
[7] VanisriT,ToumazouC.Integratedhighfrequencylow-图8 前置放大器测试盒Fig.8 Testingboxforpreamplifier
noisecurrent-modeopticaltransimpedancepreamplifier:theoryandpractice[J].IEEEJ.SolidStateCircuits,):677-685.
图9给出了前置放大器在2.5Gb/s数据速率下的输出眼图,可以看出放大器输出眼图效果清晰,
张开度大,眼角清晰,50Ψ输出负载上的单端输出摆幅为200mVp-p。可以肯定,此CMOS跨阻前置放大器可以较好工作在2.5Gb/s的数据速率下
陶 蕤(1975-),男,江苏省南
京人,1997年于电子科技大学信息工程系毕业,获学士学位,2000年于东南大学无线电工程系电路与系统专业获硕士学位,现在该系电路与系统专业攻读
博士学位,主要从事光纤通信用高速集成电路和射频集成电路的设计与研究,已发表多篇论文;
图9 前置放大器2.5Gb/s数据输出眼图
Fig.9 Eye-openingdiagramof2.5Gb/sdataoutputfor
preamplifier
利用0.35μm的N阱、两层多晶硅、三层金属
的CMOS工艺实现了用于SDHSTM-16速率级的跨阻前置放大器,其工作频率为2.5Gb/s,50Ψ输出负载上的单端输出摆幅为200mVp-p,5V电源工作下,功耗仅为250mW。参考文献:
[1] Neuh\userM.A13Gbit/sSibipolarpreamplifierforop-ticalfrontends[J].Electron.Lett.,-493.
[2],J,王志功(1954-),男,河南省荥
阳人,1981年毕业于东南大学无线电工程系,获工学硕士学位,1982年在同济大学任教,1984年底赴德国波鸿鲁尔大学电子系进修并攻读博士学位,
1990年博士毕业,1990年10月起在德国弗朗霍夫协会所属的应用固体物理研究所做博士后研究,两年后在该研究所任客座研究员,从事以砷化镓工艺为主的超高速、微波和毫米波集成电路、光电集成电路设计并设计出上百种集成电路,已在国内外发表论文120多篇,已获得7项德国发明专利和3项国际发明专利,1997年起任东南大学无线电系教授,博士生导师,1998年被推选为国家863计划光电子主题专家组专家。E-mail:zgwang@
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CATV系统光发射机光放大器光接收机设备技术规格_信息与通信_工程科技_专业资料。技术文档,在CATV系统中的实际应用。CATV系统光发射机光放大器光接收机设备技术规格中...数字光纤通信接收机的基本组成
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摘要: 目前，实用的光纤通信系统，在绝大多数情况下传输数字信号，少数情况传输模拟信号，故本节将介绍数字光纤通信接收机。1．数字光纤通信接收机的组成方框图这一段里，将介绍当前广泛采用的强度调制一直接检波数字光纤 ...
&&&&目前，实用的系统，在绝大多数情况下传输数字信号，少数情况传输模拟信号，故本节将介绍数字光纤通信接收机。&&&&1．数字光纤通信接收机的组成方框图&&&&这一段里，将介绍当前广泛采用的强度调制一直接检波数字光纤通信系统中的接收光端机（简称光接收机），其方框图如图3-43所示．该方框图中只示意地画出光接收机的主要分，辅助部分没有画出．
图3 - 43数字光纤通信接收光端机方框图 &&&&2．方框图中各部分的功能&&&&(l)光电检测器 &&&&如前所述，光电检测器的作用是利用光一电检波管，将由发送光端机经光纤传过来的光信号转变为电信号．目前广泛使用的光-电检波管是半导体光-电，它们是PIN管和雪崩光电二极管，后者又称APD管．这两种检波管的工作原理和特性已在前面讨论过．&&&&(2)前置放大器&&&&由于这个放大器与光电检测器紧相连，故称前置放大器。&&&&在一般的光纤通信系统中，经光电检测器输出的光电流是十分微弱的，为了保证通信质量，显然，必须将这种微弱的电信号通过多级放大器进行放大，&&&&放大器在放大的过程中，放大器本身的电阻会引入热噪声；放大器中的晶体管要引入散粒噪声，不仅如此，在一个多级放大器中，后一级放大器将会把前一级放大器送出的信号和噪声同样放大，亦即前一级引入的噪声也被放大了．&&&&将上述这两点论述合起来即为：信号本来就微弱，又引入了噪声，而且噪声还被同样放大．因此，对多级放大器的前级就有特别的要求，它应是低噪声、高增益的，这样才能得到较大的信噪比。&&&&目前光接收机前置放大器有多种类型，如双极型晶体管前置放大器、场效应晶体管互阻抗前置放大器，PIN-FET( PIN管与场效应管)前置放大器组件等．它们如图3-44，3-45，3-46所示．
&&&&(a)PIN - FET组件&&&&(b)组件外形&&&&(3)主放大器&&&&主放大器的作用有两个方面：&&&&①将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平．&&&&②它还是一个增益可调节的放大器．当光电检测器输出的信号出现起伏时，通过光接收机的自动增益控制电路对主放大器的增益进行调整，以使主放大器的输出信号幅度在一定范围不受输入信号的影响，一般主放大器的峰一峰值输出是几伏数量级．&&&&图3-47所示为一个由运算放大器、负反馈放大器、温度补偿电路以及射极输出器构成的主放大器电路，图(a)为它的方框图，图(b)为它的．
&&&&(4)均衡器&&&&①没有均衡器将出现的问题&&&&在数字光纤通信系统中，送到发送光端机进行调制的数字信号是一系列矩形脉冲．由信号分析知道，理想的矩形脉冲具有无穷的带宽，这种脉冲从发送光端机输出后要经过光纤、光电检测器、放大器等部件，这些部件的带宽却是有限的，因此，矩形脉冲频谱中只有有限的频率分量可以通过，这样，从接收机主放大器输出的脉冲形状将不再会是矩形的了，将可能出现很长的拖尾，如图3-48所示，这种拖尾现象将会使前、后码元的波形重叠'产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码．&&&&②均衡器的作用&&&&它的作用是使经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形。例如，成为升余弦频谱脉冲。说得具体一点就是，经过均衡以后的波形，在本码判决时刻，其瞬时值应为最大值；而这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为零。这样，即使经过均衡后的输出波形仍有拖尾，但是这个拖尾在邻码判决的这个关键时刻为零，从而不干扰对邻码的判决。上述这种情况可从图3-49中明显地看出．
图3 - 48未经均衡出现的脉冲拖尾现象
图3 - 49单个脉冲均衡前后波形的比较 &&&&关于无码间干扰条件，可参看有关通信系统原理的书．&&&&(5)判决器和时钟恢复电路&&&&判决器由判决电路和码形成电路构成．判决器和时钟恢复电路合起来构成脉冲再生电路．脉冲再生电路的作用是将均衡器输出的信号，例如，升余弦频谱脉冲，恢复为“0"或“1”的数字信号．&&&&为了能从均衡器的输出信号判决出是“0"码还是“l"码，首先要设法知道应在什么时刻进行判决．亦即应将“混在”信号中的时钟信号（又称定时信号）提取出来，接着再根据给定的判决门限电平，按照时钟信号所“指定”的瞬间来判决由均衡器送过来的信号．若信号电平超过判决门限电平，则判为“1"码；低于判决门限电平，则被判为“0"码．从而把升余弦频谱脉冲恢复（再生）为“0”，“1"码信号，&&&&上述信号再生过程，可从图3-50中十分明显地看出来，实用的时钟恢复电路有多种，下面简单介绍其中一种方案的方框图，如图3-5 1所示．图中各部分的作用如下：
图3-50 信号再生示意图
图3-51时钟恢复电路方框图 &&&&箝位、整形、非线性处理——经光接收机均衡后输出的信码为升余弦频谱脉冲，如图3-52（a）所示的波形将这个波形经箝位整形后得到如图中（b）的波形，是不为零码。&&&&但是，根据通信系统原理知道，不归零码（NRZ）的功率谱密度分布如图3-53所示。由图可十分明显看出，在时钟fb的位置上功率谱密度为零．这即是说NRZ码功率谱密度中不含时钟频率成分，因此无法从中提取时钟频率成分．为此，需通过一套逻辑电路对NRZ码进行非线性处理，得到如图3-52(c)所示的波形图，这种波形是归零码(RZ)，它的功率谱密度分布曲线如图3-54所示。由图看出，在这种波形的频谱密度分布中，时钟成分fb较大，从而，有可能从时钟恢复电路中提取时钟信号。
图3-52 时钟恢复电路波形图
图3- 53 NRZ码的功率谱密度分布图
图3-54 RZ码功率谱密度分布图 &&&&非线性处理电路有多种类型．图3-55是一种简单的电路．将不归零码通过RC电路进行微分，再通过一个非门产生归零码，其波形如图3-56所示．
图3.-55一种非线性处理电路
图3-56非线性处理电路中的波形图 &&&&调谐放大——它的作用是用非线性处理后的波形来激励调谐放大器，然后在它的谐振回路中选出时钟频率fb的简谐波，经调谐放大后的波形如图3-52(d)所示．&&&&限幅——经过限幅，就将上述简谐信号波形变为如图3-52(e)所示的波形．&&&&整形、移相——整形电路将经限幅后的波形变为矩形脉冲；移柏网络再将这矩形脉冲串的相位调整到最佳判决时所需要的相位，最后得到如图3-52(f)所示的时钟信号．&&&&判决电路和码形成电路，可由与非门电路和R-S（复位一置位）触发器来构成．具体电路不再详述。&&&&由判决器和时钟恢复电路合起来构成的脉冲再生电路原理方框图如图3-57所示，实用的机器中除图中所示的部分外还有一些辅助电路．&&&&(6)光接收机动态范围和自动增益控制&&&&光纤通信接收机工作时，所接收光信号的强弱可能是不同的．造成这种变化的原因，可能是温度变化引起光纤损耗变化等，也可能是一个按标准化设计的光纤接收机，但使用在不同系统中．例如，光源的强弱不同，传输距离不同等。&&&&接收机正常工作时，信号不能太弱，否则会造成过大的误码，但也不能太强，否则将会使接收机放大器过载而造成失真等问题，因此，光接收机正常工作时，光信号应有一个范围，这个范围就称为光接收机的动态范围。
图3-57 脉冲再生电路原理方框图 &&&&光接收机的自动增益控制(AGC)，就是用反馈环路来控制主放大器的增益，在采用雪崩管的接收机中还通过控制雪崩管的高压来控制雪崩管的雪崩增益．当信号强时，则通过反馈环路使上述增益降低；当信号变弱时，则通过反馈环路使上述增益提高，从而达到使送到判决器的信号稳定，以利判决的目的，显然，自动增益控制的作用是增加了光接收机的动态范围．能够实现上述自动增益控制作用的原理方框图如图3-58中虚线部分所示．
图3-58自动增益控制工作原理方框图 &&&&(7)解码、解扰电路&&&&为了使信码流能够并有利于在光纤系统中传输，光发射机输出的信号是经过编码处理的，然而，为了使从光接收机输出的信号能在PCM系统内传输，还需将上述经过编码处理过的信号进行一系列的复原工作．&&&&首先要通过解码电路，将mBnB或rnB1H等码型恢复为编码之前的码型．然后再经解扰电路将发送端“扰乱”的码恢复为被扰之前的状况，最后再由编码器将解扰后的码编为适于在PCM系统中传输的HDB3码，上述这种过程可参看图3-59．
&&&&(8)辅助电路&&&&光接收机除上面介绍的若干部分外，还有一些辅助电路，下面简单介绍其中的一部分。&&&&①箝位电路&&&&为了使输入判决器的信号稳定，在判决器前面还加有箝位电路，它将已均衡波的幅度底部箝制在一个固定的电位上。&&&&②温度补偿电路&&&&由于光接收机环境温度变化时，雪崩管的增益将发生变化，由此，使接收机的灵敏度变化．为了尽可能减少这种变化，就需给雪崩管的偏压加温度补偿电路，使雪崩管偏压随温度相应地变化。&&&&③告警电路&&&&当输入光接收机的光信号太弱或无光信号时，则由告警电路输出一个告警信号至告警盘．&&&&3．一个实际的光接收机电路&&&&正如在介绍实际的光发射机电路一样，实际的长途通信用的光接收机电路也是十分复杂的，本书不便介绍，下面仅介绍一个在中继站中的光接收机电路．在这个电路中只有光电 检测、前置放大、主放大以及均衡部分，如图3-60所示．
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光纤通信用前置放大器集成电路理论分析与产品化设计.pdf131页
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博士学位论文
光纤通信用前置放大器集成电路理论分析与产品化设计
申请学位级别:博士
专业:电路与系统
指导教师:王志功
羞红通信用前量越太置集盛电路理诠坌查匠皇主晶丝逡土
博士研究生姓名..整鹏 .
王盍功麴授一.
学校名称:.盘亩太堂
在光纤数字通信系统中,前置放大器必须同时具备高灵敏度和宽动态范围,成为光接口
集成电路设计的重点与难点。同步数字体系中最重要和最基本的模块就是.。
国内专家学者采用土艺设计出的速率级前置放大器弥补了我国在该领域的空
白,但这些研究成果在灵敏度和动态范围指标方面与系统要求还有很大差距。本论文的目标
是使具有自主知识产权的前置放大器真正具备实用价值,同时与国外同类产品相比有一定的
在工艺方面,有意识地选择华润上华的.岬、两层多晶硅、两层金属的混合信
号工艺。其优点是国内成熟工艺、成本相对较低、容易获得生产线支持。
在电路设计方面:为了降低电路本身引入的噪声,跨阻放大器中的核心放大器采用了高
增益的多级放大结构,从而能够在保证. 带宽的情况下提高反馈电阻值,减小反馈电阻对
输入噪声电流的贡献;同时设计包含电流基准、运算放大器、带隙电压基准的低压差稳压器,
抑制电源的噪声和波动,以降低电路外部噪声对灵敏度的影响;采用了平均值检测的方式来
检测光电流幅度;采用了消直流电路来旁路光电二极管输出电流中的直流分量,稳定了电路
的直流工作点;自动增益控制部分通过采用分段增益控制的方法实现了高达 的增益压
缩比,从而扩展了动态范围;采用工艺设计的峰值检测电路可用于高速伪随机信号和
射频信号的幅度检测。
分别采用.岬和.岬工
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