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《用于40Gbs光接收机的0.2μmGaAsPHEMT分布放大器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第10期半导体学报Vol.26No.92005年10月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSOct.,2005用于40Gb/s光接收机的012μmGaAsPHEMT3分布放大器郑远陈堂胜钱峰李拂晓邵凯(南京电子器件研究所,南京210016)摘要:利用012μmGaAsPHEMT工艺实现了40Gb/s光接收机中的前置放大器.该放大器采用有源偏置的七级分布放大器结构,3dB带宽超过40GHz,输入输出反射损耗小于-10dB,跨阻增益为4516dBΩ,最小等效输入噪声电流密度为22pA/Hz,功耗为300
2、mW,可有效地应用于40Gb/s光接收机中.关键词:分布放大器;前置放大器;跨阻增益;噪声电流EEACC:1350F;1220;6260中图分类号:TN432文献标识码:A文章编号:025324177(2005)10219892061引言2电路设计近年来,随着社会信息化程度不断提高,信息交作为光纤通信系统中光接收机的关键部分,前换量呈爆炸性增长,通信容量的增长要求提高传输置放大器的性能在很大程度上决定了整个光接收机系统的速率.对光通信系统而言,有两种方法可以实的性能.在光接收机系统中,前置放大器位于光探测现扩容:一方面,采用时分
3、复用(TDM)和波分复用器之后,将探测器输出的微弱电流信号(范围从μA(WDM)技术来增加每根光纤的信道数量;另一方到mA量级)放大,因此它的性能将直接影响整个面,将单信道的传输速率由215Gb/s提高到光接收机的性能.前置放大器的主要技术指标包含:10Gb/s,将来可能升级到40Gb/s.对应用于40Gb/s带宽、增益和噪声.从带宽方面讲,对于40Gb/s的系统的模拟子电路而言,至少要求有从50KHz至光通信系统,如果要求的带宽大于0175倍的比特30GHz的平坦频率响应,其他要求因子电路的功能率,即30GHz,再考虑设计余量
4、和装配的影响,设计而各不相同,例如,驱动器有输出电压的幅度要求,频带高端最好不低于40GHz.从接收灵敏度方面而前置放大器则有噪声电流方面的要求等.讲,在带宽满足要求的情况下,希望等效输入噪声电[1]国内10Gb/s的WDM光纤通信系统已经投入流密度越小越好.考虑到上述要求,对于40Gb/s使用,而40Gb/s光通信系统的研发刚刚起步,由于系统中的前置放大器,最好采用0115μm的工艺实[2,3]工艺等条件限制,实用化的收发芯片组件方面还处现.如果采用012μm的工艺,则需要对这两方面[1～6]于初级阶段.国外在这方面则有较多的
5、研究,大的性能折中,例如,栅宽为60μm的GaAsPHEMT部分报道侧重于追求宽带宽,而实用化方面的考虑管,其ft为80GHz,采用普通的跨阻放大器结构,较少.本文采用012μm的GaAs低噪声PHEMT工[4]带宽可作到ft/3≈2617GHz,不能满足指标要艺实现了可用于40Gb/s接收机的前置放大器.考求,因此必须采用分布放大器结构,其带宽可作到虑到实用化的需要,在电路设计上采用有源偏置的[4]ft/2以上.这样带宽刚刚能满足设计要求,只有方式,从而省去了BiasTee.很少的余量来优化噪声性能,本文采用低噪声工艺以及选择
6、低噪声工作点来优化电路噪声方面的性2005201231收到,2005203220定稿n2005中国电子学会1990半导体学报第26卷能.实现跨阻放大功能的分布放大器,低端带宽要求达到kHz量级,这样直流偏置电路将会对低端增益响应产生影响,比较直接的解决方法是采用Bias2Tee加偏置,这影响到芯片的实用化.本文采用有源偏置的拓扑结构解决这个问题,兼顾放大器的增益和带宽,采用七级放大器结构,如图1所示,其漏线负载采用六级有源结构.管子的栅宽为60μm,放大器的各个子单元如图2所示.图2(a)表示放大级的单元电路,采用共源2共栅结构
7、.根据所用元件值的不同,共栅结构的输出阻抗图1有源偏置分布放大器[3,5]在频率高端可表现为负阻,利用这个特性可以Fig.1Distributedamplifierwithactivebias补偿漏线的损耗,提高频带高端的增益;另外共源2共栅结构还可以减小Miller效应,因此减小共源结引起高频端的不稳定.R35用于提高稳定因子,值越构的输入电容,有利于扩展栅线的频带.但是如果设大,高频端越稳定,但过大可能会影响频率高端的增计不当,共栅结构的输出负阻可能引起频率高端的益,因此需要对共栅结构的外围电路仔细设计.不稳定.微带线TL2
8、8越长,电容C59越大,越容易图2(a)共源共栅的放大单元;(b)有源偏置单元和(c)低频扩展单元Fig.2(a)Commonsource2commongateunit;(b)Activebiasunit;(c)Lowfrequencyexpansionunit
