【正文】 大器是光接收機的一個重要組成部分，它的性能對光接收機的設計和最終技術指標有直接影響。光接收機的任務就是把從發(fā)送端檢測出來的微弱光信號，放大再生成原來的電信號。第四章為總結。第二章為前置放大電路分析與設計，簡要介紹了前置放大器的三種類型，并對本論文使用的跨阻型前置放大器進行了 Pspice 仿真。此外，設計一個光接收機也要考慮其他的因素，比如說功耗、可靠性、尺寸、性價比，這些因素都能影響到光接收機的性能,想要讓接收機的性能達到最優(yōu)，我們需要在綜合考慮各種因素后再進行光接收機前端放大電路的設計 [9]。因此，在一定的誤碼率要求下，除了需要確定最小輸入信號幅度（靈敏度）之外，還需要確定輸入信號幅度的上限，在這兩個值之南通大學畢業(yè)設計（論文）9間的范圍稱為輸入動態(tài)范圍。光接收機內部的隨機噪聲的大小決定了信號的影響能力也決定了接收機靈敏度，它對中繼器與中繼器之間最大延伸距離的實現(xiàn)起著關鍵作用。誤碼率是在足夠長時間內傳輸?shù)拇罅看a流中，通過誤判的碼元數(shù)與接收的總的碼元個數(shù)的比值來表示。外差檢測的平均信號光功率是零差檢測的一半，所以得出零差檢測的信噪比為 ()pNS?4? 誤碼率由于信道中噪聲以及設備的干擾，所以放大器輸出的是一個原信號與系統(tǒng)隨機噪聲相加后的一個受了干擾的信號，因為噪聲功率是隨機的，因此在判決時噪聲可能會影響判決結果而導致誤判。 ()eBpSNRs)(??為光檢測器的響應能力，用公式可以表示為： ， 為光檢測器的量子效率，? hfe/???為電子電荷量， 光子的能量；其等效噪聲帶寬 ， 為信號的傳輸速率 [1]。系統(tǒng)總平均噪聲功率(均方噪聲電流)為 ()BRkTIeii LdTsn 4)(2)()2???式中， 為散粒噪聲的功率， 為熱噪聲的功率， 為電子電荷量， 為光電流強度，)(2ni i eI為光檢測器暗電流強度， 為等效噪聲帶寬， 為熱能量， 為光檢測器負載電阻 [1]。 數(shù)字光接收機方框圖光接收機有很多性能參數(shù)，其中最重要的有四個：信噪比，誤碼率，靈敏度，輸入動態(tài)范圍。目前，直接檢測方式由于其簡單實用的特點被廣泛應用于實用光纖通信系統(tǒng)。外差檢測方式有許多難點，其中比較典型的是它需要一個單模激光源，這個單模激光源需要有一個非常穩(wěn)定的頻率、很窄的譜線寬度，而且他的相位和偏振方向必須是可控的。用檢測器直接把光信號轉變成電信號的檢測方式稱為直接檢測。南通大學畢業(yè)設計（論文）7在光接收機中，光檢測器是在檢測完光信號之后再將其裝換成電信號的。光接收機想要有較好的性能，必須要滿足下面的要求：光檢測器的響應度要高、噪聲要低并且響應速度要快。 光接收機概述及其性能指標光信號在經過光纖傳輸后，幅度會衰減、波形會展寬，這時就需要光接收機將其轉換為電信號，之后再對其進行放大和處理，從而使其恢復為原始的信號。主放大器有自動增益控制（AGC）放大器和限幅放大器兩種實現(xiàn)方式，這兩種實現(xiàn)方式都有各自的優(yōu)點,但是限幅放大器比自動增益控制放大器設計更簡單、功耗更低、芯片面積更小并且外接元件更少，所以本文經過比較后選擇采用限幅放大器來實現(xiàn)光接收機的主放大器 [13]。光電集成電路在集成電路行業(yè)具有很強的競爭力，是因為光電集成的體積小、成品率高、裝配容易，并且其成本低，性價比很高，所以光電集成電路被廣泛地應用。我們把在一個襯底上集成具有多種功能的光器件、電子器件和光電轉換器件所形成的電路稱為光電集成電路 [12]。完整的光纖通信系統(tǒng)如圖 所示，復接器作用是按照某種編碼規(guī)則將接收到數(shù)據速率比較低的并行信號轉化成高速串行數(shù)據，從而提高光纖通信容量的利用率；激光驅動器是通過產生高強度的電壓和電流來將電信號轉換為光信號，然后將光信號送入光纖進行傳輸；光電檢測二極管將光脈沖信號轉化為微弱的電流信號；前置放大器的作用是將從光電二極管得到的微弱的電流放大并轉化成電壓信號；限幅放大器將從前置放大器接收到的較小且不穩(wěn)定的電壓信號進行放大，使電壓信號到達穩(wěn)定的幅值并且可滿足后續(xù)時鐘數(shù)據恢復電路要求 [6]；前置放大器和限幅放大器被合稱為前端放大電路，也就是本文的主要設計任務；時鐘數(shù)據恢復電路將時鐘信號提取出來后進行數(shù)據的再生；分接器的作用是解串恢復出來的數(shù)據，并將得到的數(shù)據還原為多路并行數(shù)據 [4]。(6)對金屬材料的使用率很高，有利于資源合理使用 [1]。(4)對電磁干擾有很好的抗性。(2)損耗很小，可傳輸?shù)木嚯x很長并且誤碼率很小。在光纖通信系統(tǒng)中，光波頻率要比電波頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖，它的損耗比同軸電纜或波導管的損耗低得多 [1]。光纖通信的載波是光波，它是通過光導纖維進行傳輸?shù)?[1]。對載波調制的頻帶寬度決定了通信系統(tǒng)的傳輸容量，頻帶寬度是隨著載波頻率的增高而變寬。通過對兩種電路的分析設計，實現(xiàn)了高增益大帶寬的放大目標，可以最大地消除寄生參量的影響，減小混合電路的組裝環(huán)節(jié)，使集成電路的速度性能和可靠性得到顯著的提高。 為了設計一個滿足性能要求、結構簡單的光接收機，我們對前置放大器和限幅放大器進行了詳細的分析設計，利用電路仿真軟件 Pspice 對跨阻型前置放大器進行了直流分析、交流分析和溫度分析等。（保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定）學生簽名： 指導教師簽名： 日期： 南通大學畢業(yè)設計（論文）1摘 要隨著通信技術產業(yè)的迅速發(fā)展，光纖通信由于其頻帶寬、容量大、損耗低、抗輻射等諸多優(yōu)點成為高速通信系統(tǒng)研究熱點。參與同一工作的其他同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。1本科畢業(yè)設計（論文）題目基于光纖通信系統(tǒng)的光接收機前端電路的設計南通大學畢業(yè)設計（論文）2原 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明：所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。 簽 名： 日 期： 本論文使用授權說明本人完全了解南通大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留論文及送交論文復印件，允許論文被查閱和借閱；學校可以公布論文的全部或部分內容。光接收機在整個光纖通信系統(tǒng)中占有重要地位，而前置放大器和限幅放大器是構成光接收機的兩個關鍵電路，所以它們的性能在很大程度上決定了光接收機甚至是光纖通信系統(tǒng)的性能。也對限幅放大器進行了單元電路的設計與仿真。關鍵詞：光接收機，前端放大電路，前置放大器，限幅放大器 南通大學畢業(yè)設計（論文）2ABSTRACTWith the rapid development of munication technology industry, optical fiber munication have bee the highspeed munications systems research focus because of its frequency bandwidth, large capacity, low loss, antiradiation, and many other advantages. Optical receiver plays an important role in the optical munication systems, and the preamplifier and limiting amplifier is the two key circuits which constitute the optical receiver, so their performance largely determines the performance of the optical receiver and even the