【摘 要】
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随着数据速率的不断提高,光互连引起人们的极大兴趣。与电互连相比,光互连在串扰、带宽、距离和延迟方面具有显著的优势。由于光互连的这些优势,它逐渐发展成为最常用的高速通信系统之一。在芯片的集成上,CMOS工艺虽然速度不如Ge Si工艺,但是它具有价格低、代工方便、集成度高、功耗低等优势,近年来随着CMOS工艺的特征尺寸不断降低,克服CMOS工艺本身的缺陷来完成高速光电收发机的设计成为当前的一个研究热点
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随着数据速率的不断提高,光互连引起人们的极大兴趣。与电互连相比,光互连在串扰、带宽、距离和延迟方面具有显著的优势。由于光互连的这些优势,它逐渐发展成为最常用的高速通信系统之一。在芯片的集成上,CMOS工艺虽然速度不如Ge Si工艺,但是它具有价格低、代工方便、集成度高、功耗低等优势,近年来随着CMOS工艺的特征尺寸不断降低,克服CMOS工艺本身的缺陷来完成高速光电收发机的设计成为当前的一个研究热点。本论文的设计目标是基于TSMC 65nm CMOS工艺设计出无电感的20Gb/s光接收机模拟前端电路,主要包括跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路。本次设计提出了一种改进型的调节型共源共栅（RGC）跨阻放大器,相比传统的RGC跨阻放大器,通过增加一个正反馈放大器和PMOS管能够进一步降低电路的输入阻抗,有效提高放大器的带宽,使其满足更高数据速率的要求;在限幅放大器一侧,本次设计的核心放大级采用四阶嵌套式反馈电路结构,能降低放大器的节点等效阻抗,有利于极点的分离,提高电路的增益带宽积,从而在无电感的情况下实现高增益高带宽;输出缓冲电路采用了fT倍增电路,在提高驱动能力的同时能降低电路的等效输入电容,减小对前级电路带宽的影响。后仿真结果表明,本论文设计的光接收机前端电路的跨阻增益为77dBΩ,-3dB带宽为17.5GHz,功耗为86.9mW,等效输入噪声电流为25.6pA/（?）@17.5GHz,灵敏度为100μA;当PVT变化时,眼图张开良好,输出摆幅均超过250m V,整个光接收机模拟前端电路由于没有使用电感,版图面积仅为250μm×150μm。
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