【摘 要】
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光接收机是光通信系统的重要组成部分，而前置放大器作为光接收机的关键模块，其性能很大程度上决定了光接收机乃至整个光通信系统的性能。本课题的目标是设计适用于光纤通信系统
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光接收机是光通信系统的重要组成部分，而前置放大器作为光接收机的关键模块，其性能很大程度上决定了光接收机乃至整个光通信系统的性能。本课题的目标是设计适用于光纤通信系统1.25Gb/s、2.5Gb/s速率级的高稳定性、宽动态范围宽带前置放大器，以及适用于射频光传输系统的10GHz频段窄带前置放大器。宽带的前置放大器多采用跨阻形式的放大器。窄带前置放大器则借助于射频微波技术方法来进行设计。
本文采用Chartered0.35μmCMOS工艺，实现了一种2.5Gb/s光接收机的前置放大器。芯片面积仅为465μm×435μm。在片测试结果表明:RGC输入级有效地拓展了放大器的带宽，消直流电路很好地稳定了直流工作点。前置放大器的跨阻增益为54.2dBΩ，-3dB带宽为2.31GHz，平均等效输入噪声电流谱为18.0pA/√Hz。输入为2.5Gb/s、3.125Gb/s信号时眼图清晰对称。芯片功耗仅为58.08mW。
同样采用Chartered0.35μmCMOS工艺，实现了一种具有自动增益控制功能的1.25Gb/s前置放大器。后仿真结果表明，在3.3V单电源供电时，电路功耗仅为59.3mW;跨阻增益达到了80.5dBΩ。借助于自动增益控制技术，有效提高了放大器的过载功率，前置放大器的输入光电流动态范围为5μA到2.5mA，放大器对应的灵敏度为-27.2dBm，过载功率达为+4.0dBm。芯片面积仅为582μm×510μm。
最后，采用TSMC0.18μmCMOS工艺设计了用于射频光传输系统的10GHz窄带前置放大器。电路设计基于共源共栅放大器的结构，在限定功耗的前提下，设计实现了较高的增益，同时做到了噪声匹配和功率匹配。后仿真表明，在中心频率10GHz处，跨阻增益为50.85dBΩ，等效输入噪声电流功率谱密度为10.79pA/√Hz。仿真得到的隔离度系数S21小于-40dB，验证了共源共栅结构的良好隔离性能。
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