40 Gb/s光纤通信光接收机跨阻放大器研究与实现
发布时间：2023-06-13 21:24
随着互联网的发展,网络的创新性应用扩展到生活的各个方面,数据流量不断增大,对网速要求越来越高。为了突破半导体器件自身带宽、功耗的限制,高阶调制技术良好的频谱利用效率成为400 Gb/s光纤通信标准的潜在应用方案。高阶调制格式决定了通信信号多电平的特性,从而要求光纤通信模拟前端电路同时具备低噪声、高线性度和宽带的特性。本文针对高阶调制格式的光纤通信系统的应用要求,对光接收机中低噪声、高线性度和宽带的跨阻放大器展开研究。首先对晶体管的噪声模型进行分析,研究单端输入和差分输入跨阻放大器的噪声模型;接着根据二阶系统的频率响应特性,研究了跨阻放大器的等效输入噪声的计算方法;继而根据BJT的Kirk效应,结合电流密度与温差的关系,提出了计算BJT器件低噪声优化偏置电流密度的方法;之后对BJT跨阻放大器的高频噪声转角频率进行了详细研究,并得出BJT跨阻放大器的高频噪声转角频率计算公式;综合上述研究成果,提出了宽带,高线性度和低噪声跨阻放大器优化设计流程。理想的全对称跨阻放大器具有处理差分输入信号的能力,并能够抑制偶次谐波和共模噪声,从而具有良好的线性度,是高线性度模拟接收前端放大器的理想选择。本文首...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
本论文专用术语的注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景与目的
1.3 光接收机前置放大器研究现状
1.3.1 BJT前置放大器
1.3.2 InP或GaAs前置放大器
1.3.3 CMOS前置放大器
1.3.4 SiGe BiCMOS前置放大器
1.4 论文主要内容和创新点
第二章 跨阻放大器噪声分析与优化设计
2.1 引言
2.2 噪声模型
2.2.1 MOS晶体管噪声模型
2.2.2 BJT噪声模型
2.2.3 单端输入跨阻放大器噪声模型
2.2.4 差分输入跨阻放大器噪声模型
2.3 等效输入噪声计算
2.4 低噪声优化电流
2.4.1 偏置电流优值
2.4.2 BJT电流密度优值
2.5 跨阻放大器噪声转角频率分析
2.5.1 MOS晶体管跨阻放大器转角频率
2.5.2 BJT跨阻放大器噪声高频转角频率
2.6 BJT低噪声、宽带跨阻放大器设计流程
2.7 本章小结
第三章 跨阻放大器拓扑结构研究
3.1 引言
3.2 单端跨阻放大器
3.2.1 射(源)极输入
3.2.2 基(栅)极输入
3.3 对称跨阻放大器
3.3.1 射(源)极输入
3.3.2 基(栅)极输入
3.4 本章小结
第四章 40Gb/s低噪声全对称TIA设计
4.1 引言
4.2 Cascode全对称跨阻放大器
4.3 电压放大级设计
4.4 输出缓冲级
4.5 直流失调消除与低频截止
4.6 低噪声全对称TIA后仿真
4.7 本章小结
第五章 40Gb/s高线性度全对称TIA设计
5.1 引言
5.2 Regulated Cascode全对称跨阻放大器
5.3 自零反馈与过载补偿环路
5.4 高线性度全对称TIA后仿真
5.5 本章小结
第六章 40Gb/s单端输入TIA设计
6.1 引言
6.2 单端输入跨阻放大器
6.3 单端转差分电路
6.4 单端输入跨阻放大器噪声分析
6.5 单端输入TIA后仿真
6.6 本章小结
第七章 芯片测试
7.1 引言
7.2 TIA芯片测试技术
7.2.1 小信号测试
7.2.2 噪声测试
7.2.3 大信号测试
7.3 40Gb/s低噪声全对称TIA测试
7.4 40Gb/s高线性度全对称TIA测试
7.5 40Gb/s单端输入TIA测试
7.6 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 引言
8.2 本论文所做的主要工作及研究成果
8.3 对进一步研究工作的建议
附录A Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS简介
A.1 Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS简介
A.2 特征频率提取
A.3 BJT的Kirk效应
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3833322
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
本论文专用术语的注释表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景与目的
1.3 光接收机前置放大器研究现状
1.3.1 BJT前置放大器
1.3.2 InP或GaAs前置放大器
1.3.3 CMOS前置放大器
1.3.4 SiGe BiCMOS前置放大器
1.4 论文主要内容和创新点
第二章 跨阻放大器噪声分析与优化设计
2.1 引言
2.2 噪声模型
2.2.1 MOS晶体管噪声模型
2.2.2 BJT噪声模型
2.2.3 单端输入跨阻放大器噪声模型
2.2.4 差分输入跨阻放大器噪声模型
2.3 等效输入噪声计算
2.4 低噪声优化电流
2.4.1 偏置电流优值
2.4.2 BJT电流密度优值
2.5 跨阻放大器噪声转角频率分析
2.5.1 MOS晶体管跨阻放大器转角频率
2.5.2 BJT跨阻放大器噪声高频转角频率
2.6 BJT低噪声、宽带跨阻放大器设计流程
2.7 本章小结
第三章 跨阻放大器拓扑结构研究
3.1 引言
3.2 单端跨阻放大器
3.2.1 射(源)极输入
3.2.2 基(栅)极输入
3.3 对称跨阻放大器
3.3.1 射(源)极输入
3.3.2 基(栅)极输入
3.4 本章小结
第四章 40Gb/s低噪声全对称TIA设计
4.1 引言
4.2 Cascode全对称跨阻放大器
4.3 电压放大级设计
4.4 输出缓冲级
4.5 直流失调消除与低频截止
4.6 低噪声全对称TIA后仿真
4.7 本章小结
第五章 40Gb/s高线性度全对称TIA设计
5.1 引言
5.2 Regulated Cascode全对称跨阻放大器
5.3 自零反馈与过载补偿环路
5.4 高线性度全对称TIA后仿真
5.5 本章小结
第六章 40Gb/s单端输入TIA设计
6.1 引言
6.2 单端输入跨阻放大器
6.3 单端转差分电路
6.4 单端输入跨阻放大器噪声分析
6.5 单端输入TIA后仿真
6.6 本章小结
第七章 芯片测试
7.1 引言
7.2 TIA芯片测试技术
7.2.1 小信号测试
7.2.2 噪声测试
7.2.3 大信号测试
7.3 40Gb/s低噪声全对称TIA测试
7.4 40Gb/s高线性度全对称TIA测试
7.5 40Gb/s单端输入TIA测试
7.6 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 引言
8.2 本论文所做的主要工作及研究成果
8.3 对进一步研究工作的建议
附录A Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS简介
A.1 Global Foundries 8HP 0.13μm SiGe BiCMOS简介
A.2 特征频率提取
A.3 BJT的Kirk效应
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3833322
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3833322.html