0.35μmCMOS光接收机前置放大器设计

　　作者：张敬伟 冯 军 刘欢艳

　　近年来，随着社会信息化程度不断提高，信息交换量呈爆炸性增长，光纤通信干线系统以其高速、大容量的优点被广泛应用于电信网、计算机网络。2．5 Gb/s超高速光纤通信系统已经投入使用。作为光纤通信系统中光接收机的关键部分，前置放大器的性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。

　　过去，对于高速的集成电路，多采用GaAs工艺来实现。但是随着深亚微米CMOS工艺的不断发展，栅长不断减小，现在0．35μm CMOS管的截止频率已经达到13．5 GHz，可以实现高速的集成电路。本文采用台湾TSMC0．35μmCMOS工艺实现了用于光纤传输系统STM- 16 (2.5Gb/s)速率级的前置放大器。

　　1  前置放大器简介

　　前置放大器在光接收机系统中所处位置如图1所示。由图1可见，光接收机主要由：光检测器、前置放大器、主放大器、数据判决电路、时钟恢复电路和分接器等电路组成。其中前置放大器处在光接收机系统的前端，处理的是微弱的信号，因此他的性能将直接影响整个光接收机的性能。

　　在接收机中，检测器感应光信号，输出μA级电流脉冲信号。而前置放大器的作用就是将此电流信号放大并转化成电压信号，主放大器将前置放大器输出的电压小信号放大至一个足够大且恒定的幅度，以便驱动后续时钟恢复和数据判决电路。时钟恢复和数据判决电路用来实现时钟和数据的再生。最后分接器把高速数据流分接为低速数据流。所以对前置放大器有以下几点要求：

　　(1)尽量减小电路本身引入的噪声。

　　(2)有足够高的增益，提高灵敏度。

　　(3)与信号速率相适应的带宽。

　　2  电路分析

　　要把电流信号转化成电压信号，一种有效的方案是采用跨阻型前置放大器，如图2所示。

　　这种类型的放大器通过反馈电阻Rf提供负反馈，能提供一定的增益和大的带宽。

　　跨阻放大器的带宽表示为

　　其中：RiRf/A为放大器的输入阻抗。