光接收机放大电路的设计与测试

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1、一昨8娴6司⑧天津大蓼硕士学位论文j—●爿●嘎■：叠习jⅪ■舟一■¨C学科专业：微电子学与固体电子学作者姓名：邹玉峰指导教师：祖光裕副教授天津大学研究生院摘要随着硅深亚微米集成电路的发展，MOS晶体管的频率特性也逐步提高，MOS晶体管的fT值已经超过100GHz。硅光电集成接收机丌始活跃，硅基的光接收机的优势在于它有强大的各种功能的IC支持，价格也相对便宜，缺点是响应波长较短，响应速度相对也低。而在光存储系统中和短距离内多信道并行传输则不受这些缺点的限制。现在国外对OEIC接收机仍然处于研究阶段，因此开发具有自主知识产权、

2、用于光纤传输的高速集成电路对我国信息产业的发展和信息高速公路的建设具有重大意义，而光接收机是其中最重要的一环。要实现与标准CMOS兼容的OEIC接收机，要求有快速、低噪的探测器和高增益、宽带和低噪的放大电路。因此，我们采用了带有浅沟槽隔离(STD结构的双光电二极管(DPD)作为探测器；采用电流模负反馈放大器(cFA)作为接收机的前置放大器；采用有源电感放大器作为主放大器。本论文的主要研究工作有：1)设计与标准CMOS工艺相容的带STI结构的DPD探测器。通过器件模拟把握DPD的工作机理，提高速度和响应度。2)OEIC光接收

3、机的设计和模拟。通过开路时间常数法揭示CFA宽带高速的机理，设计出速度达1Gb／s，增益达60dB的接收机放大电路。3)芯片的测试。对上述设计的DPD探测器进行测试，得到暗电流小于30pA．响应度为O．066A／w。根据需要自行设计了高速PCB测试电路板，并让其与MPW流片得到的带探测器芯片键合进行系统测试，得到非常好的频率特性。关键词：双光电二极管，光接收机，电流模反馈放大器，开路时间常数法，印刷电路板。AbstraetWiththedevelopmentofsub—microSiliconIntegrationCirc

4、uit，thefrequencypropertiesofMOStransistorshavebeengraduallyincreased，anditsvalueofthefrhasbeenabove100GHz．Silicon—OpticalIntegratedReceivershavebeengraduallyapplied，whoseadvantageslieinthesuppliesfromthevariousfunctionalICsandthelowcost．Howevertheresponsewavelengt

5、hislessanditsresponsespeedisrelativelyslow．NolimitsintheMultiChannelParallelshortdistancetransmissionbymeansofOpticstoragesystem．NowadaystheresearchontheOEICreceivershasstillintheelementarystageatabroad．Thereforethedevelopmentforthehigh—speedintegrationcircuitwith

6、self-determinationintelligencepropertyhastheimportantsignificancetothedevelopmentofthechinainformationindustryandtheconstructionoftheinformationexpressway．OEICreceiversarethemostcrucialaspect．Torealizethecompatibilitywit}1theStandardCMOSOEICreceivers．weneedtodevel

7、opthehigllspeedandlownoisedetectorandhighgains，widebandandlownoiseamplifiedcircuit．ConsequentlytheDPDwitlltheShallowTunnelIsolation(STI)structureisadoptedasthedetector；theCFAasthepreamplifierofthereceivers，andtheinducedamplifierasthemainamplifier．1、DesigntheDPDdet

8、ector、^，itlltheSTIstructurecompatiblewiththeStandardCMOSprocess．ThroughtheDeviceSimulation,wemadesenseoftheoperationalprincipleoftheDPDaSwellastodecreas