激光测距光电接收机前端放大电路芯片设计

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1、硕士学位论文作者姓名：焦逗指导教师：韭堡磕：巫塞虽：圭国型堂院迸电砑塞暄学位类别：王程亟±学科专业：电王皇通值王猩研究所：生国科堂医出电砑塞院2013年5月ByRenYuanAThesis／DissertationSubmiRedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringAcademyofopto—Electronics，ChineseAcademyofSciencesMay，2013．n．独创性声明本人声明所

2、呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他人己发表或撰写过的材料，也不包含为获得其它教育机构的别种学位或证书而大量使用过的材料。与我一同工作的人对本研究所做的任何贡献已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：j堕吼关于论文使用授权说明本人完全了解培养单位有关保留、使用学位论文的规定，即：培养单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；培养单位可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。日期：呈叟丝，墨驾摘要激光测距光电接收机前端放大电路芯片设计激光测距技术近年在地形

3、勘探、场景重构、模式识别等领域得到了广泛的应用，位于其光电接收机前端的放大电路是激光测距系统的重要组成部分。论文在实验室前期成果基础上，深入研究了基于应用的高速集成放大器技术并通过电路仿真和版图制造实现了前端放大电路系统芯片设计。前端放大电路系统芯片主要包括前置放大器模块和主放大器模块。电路结构上，前置放大器选取RGC跨阻放大器结构，能够隔离较大的光电探测器寄生电容，提供足够低的输入阻抗，满足输入节点的带宽要求。主放大器采用多级放大器级联的结构，其中每级放大器采用全差分单极点结构。多级级联结构能够在特定增益下得到更高的带宽。此外，主放大器的设计运用了并联峰化技术和失调电压补偿技术，分别

4、解决了级联结构带宽下降和直流电压失调问题。系统版图设计上，采取了隔离、布线优化等措施，从一定程度上解决了高频模拟版图中的寄生参数和信号串扰问题。Cadence软件仿真结果表明，系统后仿真指标与前仿真符合较好。论文采用CSMC0．5um2P3MCMOS工艺对系统版图进行了流片实现。芯片核心电路尺寸为1194umxl220um，封装后的尺寸为0．5cmx0．5cm。选取芯片样片进行了测试。测试结果显示芯片增益为84．12dB，带宽为1．063GHz，等效输入噪声电流谱密度为19．71pA／sqrt(Hz)，供电电压为3．3V，静态功耗为128．7mW。芯片测试结果满足设计要求。关键词：激光

5、测距，前端放大电路，单片集成，CMOS工艺，芯片测试ABSlRACTINTEGRATEDCmPDESIGNOFTHEFRONT．ENDAMPLIFIERFOROPTICALRECEIVEROFLASERRANGFINDERABSTRACTRen场anDirectedbyZhangKeshuLaserrangefmdertechnologyhasbeenwidelyusedinvariousapplicationssuchasterrainexploration，scenereconstructionandpatternrecognition，andtheamplifyingcircui

6、tinthefrontofopticalreceiverisakeycomponentoflaserrangefindersystem．Basedonourpreviousworkinseparateddevicesdesign，thisthesisinvestigateshighspeedintegratedamplifiertechnologyforourapplication，andrealizesthefront-endamplifiersystemintegratedchipdesignbycircuitsimulationandlayoutmanufacturing．The

7、front-endamplifiersystemchipmainlyincludestwoparts：preamplifiermodule，mainamplifiermodule．ThepreamplifieradoptsRGCtransimpedanceamplifierstructure(1rIA)，whichCanisolatelargeparasiticcapacitorfromphotodetector，providesufficie