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光纤通信网络在20世纪70年代就已经进入实用阶段,如今已成为现代通信的主要支柱之一。未来,光纤到户(FTTH)是多种宽带接入方式中最好的一种,能够满足各类用户的多种需求。
光纤通信系统通常由光发射机、光纤和光接收机组成。跨阻放大器位于光接收机前端,将光电二极管产生的电流信号转化为电压信号。作为光接收机的关键部分,跨阻放大电路的性能在很大程度上决定了整个接收机的性能。为降低成本而采用深亚微米CMOS技术后,低电源电压使得跨阻放大器在增益、带宽、噪声、动态范围等指标的折中问题上面临着诸多挑战。
本论文采用TSMC0.18um CMOS工艺设计并实现了一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器。针对客户提供的一种光电二极管,在寄生电容高达3pF的情况下,开发成功一款跨阻放大器,其单端跨阻增益高达78 dBΩ,-3dB带宽超过300 MHz,100 MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至6.3 pA/√Hz,功耗为14.4 mW。芯片面积(包括所有PAD)仅为500 um*460um。因此,与国内的同类产品相比该款跨阻放大器在增益、噪声、功耗以及芯片面积等方面具有明显的优势,这也为下一步多路跨阻放大器的集成奠定了基础。