多媒体光纤通信论文提纲

论文题目：基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的10Gbps光接收机前端放大器设计

摘要：大数据、物联网（IOT）、多媒体、云计算等应用的兴起,促使着人们对数据通信信息量的需求成指数级增长。这要求数据通信速率、距离、容量等性能相应地提升。然而传统电气互连方式存在损耗大、容量小的弊端,已无法满足通信需要。光互连与光纤通信因具有速率高、容量大、抗干扰性强、损耗低等优点逐渐取代电互连,成为如今主流数据通信方式。作为光纤通信系统里接收端的重要组件,光接收机前端放大器将微弱光电流转换为电压信号并尽量保真地放大,使得其达到可以被后续逻辑电路处理的水平。它的性能好坏在很大程度上决定着光接收机的性能。本文从理论分析出发,设计了一款低噪声、宽动态范围的10Gbps光接收机前端放大器芯片。该前端放大器电路主要包括跨阻放大器、两级可变增益放大器、自动增益控制环路、直流偏移消除环路和缓冲输出电路。为获得优异的噪声性能,跨阻放大器采用并联反馈的结构。两级可变增益放大器基于吉尔伯特单元实现,结合直流偏移消除环路一起,极大拓宽了输入动态范围。自动增益控制部分采用灵巧轻便的幅度探测器实现,降低了功耗与复杂度。最后缓冲电路利用电容退化技术拓展带宽。基于180nm SiGe BiCMOS工艺绘制了芯片电路的版图,整体面积为764μm×540μm。后仿真结果表明,前置放大器的增益调谐范围为25.2～80.6d BΩ,-3d B带宽稳定在7.4～9GHz。电路输入等效噪声电流为14.6μArms,平均等效输入噪声电流密度为16.9p A/√Hz。整体电路芯片采用3.3V单电源电压供电,静态功耗为166m W,满足10Gbps光通信需求。

关键词：光接收机;前端放大器;SiGe BiCMOS;自动增益控制

学科专业：微电子学与固体电子学

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 光纤通信系统简介

1.3 光接收机研究现状

1.4 工艺对比与选择

1.5 论文组织结构

第二章 光接收机前端放大器理论基础

2.1 光接收机前端放大器性能指标

2.1.1 增益

2.1.2 速率与带宽

2.1.3 噪声

2.1.4 灵敏度

2.1.5 动态范围

2.1.6 眼图与抖动

2.2 前端放大器带宽提升技术

2.2.1 电感峰化

2.2.2 负电容

2.2.3 负密勒电容

2.2.4 电容退化

2.2.5 fT倍增

2.2.6 Cherry-Hopper宽带放大器

第三章 前端放大器的分析与设计

3.1 跨阻放大器结构的选取

3.2 主放大器结构的选取

3.3 前端放大器总体结构

3.4 跨阻放大器设计

3.5 可变增益放大器设计

3.6 缓冲输出电路设计

3.7 自动增益控制环路设计

3.8 直流偏移消除电路设计

第四章 版图设计与后仿真

4.1 版图设计规则

4.2 版图设计的注意因素

4.2.1 寄生参数

4.2.2 天线效应

4.2.3 闩锁效应

4.2.4 金属线及通孔的载流限制

4.2.5 金属密度要求

4.3 版图设计技巧

4.4 版图设计流程

4.5 版图实现与后仿真

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢