【正文】 主放大器兩個放大單元。一般情況下，為了使噪聲降低到最小，人們將前置放大器的帶寬設(shè)置成大約是數(shù)據(jù)速率的 70%。這樣，在實際的應(yīng)用中，為了滿足帶寬的要求，將設(shè)計的限幅放大器的帶寬設(shè)置為至少數(shù)據(jù)數(shù)率一樣。對于本課題，為了使限幅放大器能夠滿足 155Mbps 傳輸數(shù)率，它的帶寬至少要與傳輸速率一致；為了能夠給后續(xù)數(shù)據(jù)處理電路南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）17提供所需要的輸入電平，該限幅放大器的增益至少要達到 43dB；另外由于光接收機前端電路的輸出信號在一定的范圍內(nèi)變化，要求限幅放大器能夠有足夠?qū)挼妮斎雱討B(tài)范圍。在設(shè)計的調(diào)研過程中，為了使課題研究項目更加的貼近實際，符合市場需求，參考了許多相關(guān)產(chǎn)品或課題的性能指標(biāo)要求，來設(shè)計工作于 155Mbps 速率標(biāo)準(zhǔn)下的限幅放大器。下面是本課題所研究的 155Mbps 光接收機限幅放大器的性能指標(biāo)：（1）基于 CHARTERED CMOS 工藝設(shè)計（2）端口描述差分輸入，差分輸出（3）電源電壓 （4）電流≤30mA（5）小信號帶寬≥155MHz（6）中頻增益約為 50dB（7）輸入電壓范圍 18mVpp~1800mVpp（8）差分輸出電壓擺幅 800mVpp~1200mVpp（9）差分輸出波形上升或下降時間≤1000ps（10）輸入丟失信號檢測范圍 5mVpp~50mVpp 單元電路設(shè)計與仿真 偏置電路偏置電路在限幅放大器電路中的主要任務(wù)一是為電路產(chǎn)生一個具有低溫漂系數(shù)的基準(zhǔn)電壓；二是為限幅放大器電路中的其他模塊提供相應(yīng)的電流源。本課題中用到的基準(zhǔn)電壓生成電路如圖 。南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）18圖 基準(zhǔn)電壓生成電路根據(jù)需要，我們設(shè)定 MOS 管參數(shù)如表 。表 基準(zhǔn)電壓生成電路 MOS 管參數(shù)MOS 管 寬長比M1（PMOS） M2（PMOS） M3（PMOS） 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）19圖 參考電壓隨溫度變化曲線圖 為參考電壓對溫度變化抑制的特性曲線。當(dāng)電源電壓為 ，溫度從 10℃變化到 130℃時，參考電壓變化了 ，未能滿足芯片性能要求。 使能控制電路使能控制電路的任務(wù)主要是產(chǎn)生一個控制信號，該信號控制輸出緩沖電路能否正常工作。根據(jù)芯片性能的需求，要求真正對輸出緩沖電路起控制作用的信號具有一定的滯回電壓，以抑制“ 毛刺”(glitch)。本論文采用施密特觸發(fā)器來實現(xiàn)，它的結(jié)構(gòu)如圖 所示圖 使能控制電路如圖 所示，根據(jù)其原理我們可知，管子 M1 和 M2 寬長比相同，M4 和 M5 寬長比相同，調(diào)節(jié)管子 M5 和 M6 的寬長比可以調(diào)整正翻轉(zhuǎn)電壓 V+的大小，調(diào)節(jié)管子 M1 和南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）20M3 的寬長比可以調(diào)整負(fù)翻轉(zhuǎn)電壓 V的大小。根據(jù)芯片性能需要，本論文中預(yù)設(shè)電源電壓為 時，正翻轉(zhuǎn)電壓 V+最小值為 2V，負(fù)翻轉(zhuǎn)電壓 V最大值為 1V；電源電壓為 5V 時，正翻轉(zhuǎn)電壓 V+最小值為 ，負(fù)翻轉(zhuǎn)電壓 V最大值為 。圖 所示電路的 MOS 管參數(shù)如表 。表 使能控制電路 MOS 管參數(shù)MOS 管 寬長比M1（PMOS） 2/M2（PMOS） 2/M3（PMOS） 12/M4（NMOS） M5（NMOS） M6（NMOS） 圖 電源電壓為 時使能控制電路的仿真波形圖 為電源電壓為 時使能控制電路輸出信號對使能信號的直流掃描特性曲線。當(dāng)使能信號增加到 時，輸出信號由高電平轉(zhuǎn)低電平；當(dāng)使能信號減小到 時，輸出信號由低電平轉(zhuǎn)為高電平。從此圖中得到的數(shù)據(jù)與上文中預(yù)設(shè)的值相近，所以電源電壓為 時使能控制電路基本滿足芯片性能要求。南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）21圖 電源電壓為 5V 時使能控制電路的仿真波形圖 35 為電源電壓為 5V 時使能控制電路輸出信號對使能信號的直流掃描特性曲線。當(dāng)使能信號增加到 時，輸出信號由高電平轉(zhuǎn)低電平；當(dāng)其減小到 時，輸出信號由低電平轉(zhuǎn)為高電平。從此圖中得到的數(shù)據(jù)與上文中預(yù)設(shè)的值相近，所以電源電壓為5V 時使能控制電路滿足芯片性能要求。南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）22第四章 總 結(jié)光纖通信由于其容量大、頻帶寬、損耗低和抗輻射等優(yōu)點，目前在通信系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位。而光接收機是光纖通信中非常重要的一個模塊，所以光接收機性能的好壞將會直接影響到光纖通信系統(tǒng)性能的好壞。前置放大器和限幅放大器是組成光接收機的兩個關(guān)鍵模塊，所以設(shè)計一個性能優(yōu)異的前置放大器和限幅放大器是很有意義的。本文簡要的介紹了前置放大器和主放大器的類型和實現(xiàn)方式。在第二章中，我們對前置放大器的三種類型進行了簡要的介紹，然后著重介紹了跨阻型前置放大器，并對跨阻型前置放大器進行了設(shè)計與仿真。第三章簡要介紹了主放大器的兩種類型，然后將限幅放大器拆分成單元電路進行介紹，然后對部分單元電路進行了設(shè)計與仿真。從前面的研究我們可以得出，光接收機的性能會越來越優(yōu)異，它必然會被更廣泛地應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中。南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）23參考文獻[1] 劉增基，周洋溢，[M].：西安電子科技大學(xué)出版社， 2022.[2] [D].西安：電子科技大學(xué)，2022.[3] [D].南京：東南大學(xué)，2022.[4] [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2022.[5] . Design of Integrated Circuits For Optical Communications[M]，McGrawHill Inc, International Edition，2022.[6] +CMOS+10GBS 光接收機前端放大電路設(shè)計 [D].南京：東南大學(xué)，2022.[7] 雪崩光電檢測器在模擬光接收機中的應(yīng)用 [J]，電子技術(shù)，1983,04:30.[8] 柯熙政，陳錦妮， [J]，激光雜志，2022,33(01)：47.[9] 高速光接收機前置放大器設(shè)計[D]. 南京：東南大學(xué)，2022.[10] E. Sackinger. Broadband Circuits for Optical Fiber Communications[M]. Hoboken, NJ: Wiley, 2022:4566[11] S. M. Park and C. Toumazou. Gigahertz Low Noise CMOS Transimpedance Amplifier[J]. IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 1997:209212[12] 光接收機中限幅放大器的設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2022.[13] [D].成都：西南交通大學(xué)，2022.[14] 限幅放大器設(shè)計[D]。南京：東南大學(xué)，2022.[15] Jungwon, Han, Mikyung. A 20Gb/s TransformerBased CurrentMode Optical Receiver in CMOS[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. 2022:348352[16] Samira. Bashiri, Calvin. Plett. A 40 Gb/s Transimpedance Amplifier in 65 nm CMOS[J]. Proceedings of 2022 IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 2022:757760南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）24致 謝本文是在導(dǎo)師黃靜老師的指導(dǎo)下，對光接收機的結(jié)構(gòu)作了基本的了解，并對光接收機中兩個主要模塊進行了簡單的設(shè)計與仿真， ，基本達到了預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。論文的工作，從開始選題到完成，始終得到了到時黃靜老師的鼓勵與支持。在此，我衷心的感謝黃靜老師一直以來對我們的幫助，相信沒有您的幫助，我們的論文不會達到這樣的水平。同時感謝一直以來支持我的父母和朋友們，謝謝你們一直以來對我的照顧。