0.35μmCMOS光接收机前置放大器设计

　　4 模拟结果

　　采用台湾TSMC0．35μmCMOS工艺提供的BSIM3元件模型和商用的SmartSpice电路仿真软件对前置放大器进行了仿真。

　　模拟交流分析得到的幅频特性曲线如图6所示。放大器总的增益为73 dBΩ，3 dB带宽为2．2 GHz。低频截止频率为50 kHz。

　　图7为输入5μA，2．5 Gb/s的伪随机序列，采用SmartSpice分析所得输出眼图。

　　5 版图设计

　　前置放大器核版图如图8所示，图中左上部分为跨阻放大器，是一个不对称的图形。右半部分是两级差分放大器，由于是对称的图形，所以在绘制版图时可以只画上边部分，然后复制翻转下来。跨阻放大器和差分放大器之间是RC低通网络的电阻，电容值比较大，采用外接形式。上下边界处图形为电源线，线的宽度要足够宽，以免电流过大烧毁。中间横线为地线，同时使用两层金属，这样既减小了线宽、节省了面积又能保证通过大的电流。

　　该版图采用Cadence设计工具设计。面积为40．15 mm×0．20 mm。该芯片已通过台湾TSMC0．35μm的N阱、两层多晶硅、四层金属的CMOS工艺流片，由于前置放大器和主放大器一同流片，芯片总面积为1 mm×0．70 mm。

　　芯片显微放大照片如图9所示，图中左半部分为前置放大电路，右半部分为限幅放大电路。

　　6 结果测试

　　由于测试条件所限，测试中只能用伪随机码发生器产生的电压脉冲信号来代替高速的脉冲电流信号，测试系统框图如图10所示。

　 图11为整个芯片在片测试结果。前置放大器输入为2．5 Gb/s峰峰值10 mV的电压信号，主放大器输出摆幅为200 mVp－p。

　　输出数据的眼图中心上偏约60 mV，这是因为测试采用单端输出。双端输出时无此现象。

　　7 结 语

　　本文介绍了采用0．35μmCMOS工艺实现用于SDH系统STM-16速率级光接收机的前置放大器的设计。电路模拟结果和对芯片测试结果令人满意，准备做印刷电路板对其进一步测试，并进行优化改进。