第四章单片集成前端放大电路的设计-read.pdf

硕士论文 第四章单片集成前端放大电路的设计 第四章单片集成前端放大电路的设计 4.1引言 芯片尺寸、功耗的不断减少和芯片成本的不断降低是当今集成电路设计的总趋势。如果 将光接收机前端放大电路单片集成，一方面可以去掉前置放大器的输出缓冲和限幅放大器的 输入缓冲，从而减小芯片面积以及由这两个模块引起的功耗:另一方而前置放大器的输出不 需要通过外部引线而是直接通过芯片内部信号线连接到限幅放大器的输入端，从而可以提高 整个前端放大电路的性能。因此，单片集成光接收机前端放大电路具有非常重大的意义，我 们拟采用。.25pmCMOS 「艺尝试单片集成VSR4-1和VSR4-3并行光接收机前端放大电路模 块。为简单起见，首先讨论单路光接收前端放大电路模块的实现。 4.2系统结构 采用。.25EimCMOS-1艺单片集成的单路光接收机前端放大电路的系统框图如图4.1所 示。整个系统包括前置放大器、接口电路和有源电感负载限幅放大器三大模块。 前置放大器由一级基本形式的共源跨阻放大器，具体单元电路设计已在第__章详细介 绍，其为单端输出。有源电感负载限幅放大器由多级放大单元、一级输出缓冲和一个失调电 压补偿回路组成。具体单元电路设计已在第三章详细介绍，其为差分输入，所以在前置放大 器与主放大器之间有一个单端一双端转换的接口电路。 卜面主要介绍接口电路的设计。 前置放大器 接口电路 主放大器 图4.1采用0.25t[inCMOS工艺单路光接收机前端放大电路的系统框图 4.3接口电路设计 4.3.，单端一双端转换电路 由于跨阻前置放大器为单端输出，后续电路主放大器通常为双端输入，所以需要进行单 硕士论文 超高速井行光接收机电路设计 端一双端转换，如图4.2所示。直流时，电容q犷相当于开路，由于MOs管栅极静态电流为 零，所以MI。和Mz-。具有相同的直流偏置。高频时，电容Ca!相当于短路，交流分量几乎 全部加到放大管M,。，从而实现了单端到双端的转换。 Vdd Mp_b Rdl Rd2 Mnlf Mn2 f Mnla Mn2a vvoouutt2l Rip仁CMOs Mn h n3s nl声.曰Mn2_s Cip 图42单端一双端转换电路 4.3.2线性有源电阻 单端一双端转换实质上是通过一个RC低通网络实现的，其RC常数决定了前置放大器的 低频截止频率五。在五一定的情况下，R越大，所需要的C就越小，因而若能在片内实现一 个大阻值的电阻，就不需要额外的片外电容。由于在CMOs工艺中阻值大而准确的电阻不 容易实现，常用的多品硅电阻或扩散电阻一方面占用较大的芯片面积，另一方面由于工艺容 差，所实现的电阻阻值误差较人，因此我们考虑采用有源器件MOs管来实现阻值大而准确 的电阻[91 V Ras VDO-一一一少水一一一-OVs (b) 图4.3(a)MOS品体管，(b)工作在线性区的MOs晶体管的等效电路 如图4.3所示，I:作在线性区的MOs管可以等效为一个受其栅压控制的电阻。流过电 阻的电流: 硕士论文