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研究生: 楊雲翔
Yun-Shiang Yang
論文名稱: 1.25 Gbits/s 高速光纖通訊用CMOS前級放大器之研究與設計
指導教授: 徐永珍博士
Prof. Klaus Yung-Jane Hsu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 1.25 Gbits/sCMOSPre-AmplifierNoiseRise / Fall TimeTransimpedance
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  • 隨著時代的進步,人們對於資訊的需求也越來越大,並且這些資訊已經不再限於文字而已,圖形、聲音的傳輸更是受到人們的喜愛.。但為了傳送圖形、聲音等多媒體訊息,資料量就變得非常大,於是資料傳輸的頻寬與速度也越來越被重視。
    由於光的速度非常地快,使用光來傳送資料必定能解決速度上的問題,因此越來越多人著眼於光纖的發展,經過一段時間的努力,目前光纖傳輸資料的特性已經相當成熟,並且製造成本也降低了不少,如此的進步使得人們對資訊的渴望能夠滿足。

    目前我們得到資訊大多是由電的訊號作轉換來達成,因此有了優異的光纖之外,我們還必須提升將光訊號轉換成電訊號的效率,因此接收器前端的轉換電路就變得非常重要,必須能在photodiode將光轉換成電之後,對電的訊號作適當的處理,使後端的電路能夠使用。

    由於以上提到的需求,本論文的著眼點便放在光纖通訊接收器最前端的電路—Pre-Amplifier。目前市面上的pre-amplifier大多採用BiCMOS的製程,如此較容易達到高速、高頻寬、高增益還有低雜訊的要求,但是製造成本較高。由於目前CMOS製程的進步,對於以上提到的要求已經能夠利用設計的技巧去克服,因此若能採用CMOS製程來生產pre-amplifier,必定能夠大幅地降低生產成本,所以本論文便是採用CMOS製程來做設計。

    在本論文中會先簡單介紹光纖通訊的發展,之後對pre-amplifier的電路架構以及一些特性做說明,最後就是將本次設計的電路以及其模擬與量測結果做一個詳細的介紹。


    第一章 光纖通訊簡介 1 1-1 光纖通訊的發展歷史 1 1-2 光纖通訊系統的優點 2 1-3 光纖通訊系統的缺點 2 1-4 光纖通訊系統的基本組成單元 3 1-5 光纖通訊系統的應用 4 1-6 我國未來光纖通訊的發展 4 第二章 Pre-amplifier簡介 6 2-1 Pre-amplifier電路基本架構 6 2-1-1 Low impedance架構 7 2-1-2 High impedance架構 7 2-1-3 Transimpedance架構 8 2-2 Pre-amplifier之noise研究 10 2-2-2 雜訊特性 10 2-2-3 雜訊來源 11 2-2-3-1 熱雜訊 11 2-2-3-2 Shot雜訊 15 2-2-3-3 Flicker雜訊 16 2-2-3-4 Popcorn雜訊 18 2-2-4 雜訊的特性計算 18 2-2-4-1 時域雜訊 18 2-2-4-2 頻域雜訊 19 2-2-4-3 雜訊轉換 20 2-2-4-4 雜訊頻寬 20 2-2-4-5 雜訊的交互關係 21 2-2-4-6 雜訊的計算 21 2-2-4-7 雜訊相加 22 2-2-5 雙埠雜訊原理 23 2-2-5-1 等效雜訊模型 23 2-2-5-2 雜訊指數 24 2-2-5-3 串級電路的雜訊指數 26 2-2-6 CMOS等效雜訊模型 27 2-2-6-1 CMOS等效雜訊模型 27 2-2-6-2 雜訊匹配 28 2-2-7 Pre-amplifier的雜訊匹配 29 第三章 Pre-amplifier電路設計與模擬 34 3-1 電路A 34 3-2 電路B 37 3-3 電路C 50 3-4 Layout 60 3-5 模擬結果 61 第四章 量測結果與討論 63 4-1 量測結果 63 4-2 討論 70 4-3 結論 70 附錄A 71 Reference

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