BiCMOS工艺光通信接收机跨阻放大器电路设计文献综述

 2022-09-22 11:43:34

  1. 文献综述(或调研报告):

BiCMOS工艺光通信接收机跨阻放大器电路文献综述

1、光通信现状及发展

光纤通信除了承载的信息量大之外,还具有长距离传输的优点。如今光纤的损耗已经低达0.2dB/km。中继光放大器之间的距离可以达到100km(电缆中继器间的距离为6km)。因此,现在的通信网中,除了用户到小站之间仍然采用铜线外,基本都采用光纤。随着广大用户对信息需求量的增加,铜缆已经不能适应需求,需要采用光纤进行通信。现在很多国家已经开始实施“光纤到户”。计算机的迅速普及,计算机之间的通信产生了互联网,其物理层主要是光纤网。当今普及的手机,采用无线通信的方式连接到基站后,基站仍然需要通过光纤连接到电话支局。光通信对通信系统的发展与支撑有深远的影响、具有可观的发展前景。

更快速率、更低功耗的用户需求推动集成电路产业不断发展,光通信所使用的器件也在不断更新进步。应用于相干光通信领域的光接收机速率己经达到了100Gb/s甚至更高,Inphi、Gigoptix和macom等公司均已经量产了这一速率的芯片。虽然目前掌握这一速率通信技术的公司几乎都在国外,但是实际上能够真正掌握这一速率光纤通信技术的国家并不多,而且中国的光纤通信产业已经有了一定的规模。中国的光纤通信系统设备生产商有华为、中兴和烽火等,目前的最高速率可以达到40Gb/s和100Gb/s,更高速率的产品正在开发。光通信芯片方面,国内优迅等公司正在致力于更高速率的开发。在学术界,国外100Gb/s及以上速率的光通信的研究已经取得了一定的成果。国内,东南大学、中科院半导体所以及天津大学都对光接收机进行了深入的研究,并取得了一定的成果。在超高速率的光接收机中,目前有采用高阶调制来减小电路带宽对速率的影响,采用限幅形式的前端放大器已经不能满足这个要求,因此需要能够线性放大的前端放大器对信号进行处理。

2、前置放大器

前端放大器处于光检测器之后,是光接收机的重要组成部分。其作用是将光检测器输出的微弱电流信号转换成电压脉冲信号,然后经过进一步放大达到一定的幅度以满足后续时钟数据恢复电路对灵敏度的要求。整个前端放大器电路包括前置放大器和自动增益控制电路两个主要部分。前置放大器的主要作用是将光检测器输出的电流脉冲信号转化为电压脉冲信号,并进行一定的放大。自动增益控制电路作用是根据输入脉冲信号的大小自动调节增益,以使输出达到要求的幅度。加上前置放大器与自动增益控制电路之间的伪差分一全差分转换电路以及最后的输出缓冲电路,就构成了光接收机前端放大器电路

在光纤通信的接收机中,前置跨阻放大器的性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。 跨阻放大器在光接收机前端,负责将光电二极管输出的电流信号转化并放大为电压信号输出。 因为光接收机会受到激光器功率、光纤长度、光纤损耗和光电二极管效率的影响而接收到不同的输入电流,所以跨阻放大器需要有一个较高的动态范围以应对较大的输入电流。此外,由于前置放大器紧接在光检测器之后,所以前置放大器的输入电流脉冲信号非常的微弱,因此输入信号很容易被电路中的噪声所淹没,这就需要前置放大器具有非常良好的噪声性能。因而在设计前置放大器之前,需要对电路中噪声产生的原因以及噪声的构成进行分析。影响光接收的灵敏度的主要因素就是噪声,而且噪声不能轻易消除。光接收机的噪声主要来自于两个方面,一个是由于外部的电磁干扰而产生的,这部分噪声可通过屏蔽和滤波进行消除,另一个则是内部引起的,这部分噪声是随机噪声,无法完全消除。由于前置放大器的输入信号十分微弱并且处在第一级,前置放大器的噪声影响很大,因此需要稳固的微弱信号检测/微弱信号放大的前置放大器。

3、跨阻放大器

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版