0.18μm CMOS工艺VCSEL驱动器和ROF预失真电路的设计

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随着网络技术的不断更新,整个通信网络在向着无线通信网络和光纤通信网络相结合的方向发展。论文对光纤通信系统和射频光传输系统中的关键激光驱动器芯片和预失真集成芯片展开了研究。   论文研究的激光驱动器是应用在发射机的电流型垂直腔面发射激光器(VCSEL)激光驱动器,它位于复接器之后,用来产生合适的驱动电流,驱动VCSEL激光器。论文首先采用TSMC0.18μm CMOS工艺,设计并实现了10Gb/s速率的电流型VCSEL激光器驱动电路。电流型VCSEL驱动器由预放大级电路和驱动级电路两部分组成,预放大级电路采用了低阻抗负载的三级放大级级联和有源负反馈的技术来提升带宽,驱动级电路采用了C3A结构来减小输出电流的下降沿时间。芯片面积为450μm×470μm,测试结果表明,在1.8V供电时,最大工作速率可达13Gb/s,正常工作在10Gb/s速率时,其输出调制电流为12mA,功耗约为66mW,上升沿时间26.8ps、下降沿时间28.8ps、均方抖动4.19ps。测试结果满足设计指标。   论文其次设计了应用于射频光传输系统的预失真集成芯片,研究了采用预失真技术实现调制系统线性化的基本原理,分析了预失真电路的基本结构,包括RC多相位滤波器单元电路、VGA单元电路、二次方电路、三次方电路等四个基本单元电路,并采用TSMC0.18μmCMOS工艺对各个模块电路进行了设计,完成了二次方谐波通路和三次方谐波通路的版图设计和后仿真,后仿真结果表明,工作在6GH/z时,两个电路分别对奇次谐波和偶次谐波能产生明显的抑制效果,通过控制电压可以分别调节偶次谐波和三次谐波的相位和幅度。   本论文主要介绍了VCSEL电流型激光驱动器和预失真集成芯片的结构原理、性能指标、电路实现以及版图设计,并且给出了电流型VCSEL电流型激光驱动器的测试方案和测试结果,为采用CMOS工艺设计超高速集成电路积累了经验。  
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