155Mb-s激光驅(qū)動器核心電路的設計與實現(xiàn).pdf

1、當今世界已進入了飛速發(fā)展的信息時代，光纖通信在構(gòu)成社會信息基礎(chǔ)設施方面扮演著越來越重要角色，成為21世紀國際社會和世界經(jīng)濟發(fā)展的新的強大推動力。很多國家和地區(qū)不遺余力地斥巨資發(fā)展光纖通信技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，光纖通信事業(yè)得到了空前發(fā)展。光纖通信具有傳輸頻帶寬，通信容量大，中繼距離長，不怕電磁干擾等優(yōu)點。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、用于光纖傳輸?shù)母咚偌呻娐穼ξ覈畔⒒ㄔO具有重大意義。 激光驅(qū)動器是光纖傳輸系統(tǒng)中極為重要的組成部分，它把高速信

2、號放大到合適的幅度，輸出足夠大的調(diào)制電流，以驅(qū)動發(fā)光器件，產(chǎn)生滿足系統(tǒng)傳輸要求的光波。由于激光驅(qū)動器連接電光器件，是電信號向光信號轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵電路，其性能直接影響了整個光纖傳輸系統(tǒng)。 本文介紹了一種采用華潤上華的0.6μm CMOS 工藝設計實現(xiàn)、工作速率可達155Mb/s、適用于STM-1光發(fā)射模塊的激光驅(qū)動器。論文按照電路設計、版圖設計、芯片測試的順序詳細介紹了電路的設計過程、仿真結(jié)果及最終的測試結(jié)果。 高速驅(qū)動電路是

3、激光驅(qū)動器的核心電路，其性能直接決定了激光驅(qū)動器的工作速度。高速驅(qū)動電路采用傳統(tǒng)的差分放大器級聯(lián)源極跟隨器的方式，由2級差分放大器和2級源極跟隨器以及電流開關(guān)構(gòu)成。差分放大器采用動態(tài)放大技術(shù)，其尾電流源采用共源共柵結(jié)構(gòu)以提高輸出阻抗，放大器級與級之間采用有效的隔離技術(shù)減小級間串擾。在電路仿真中根據(jù)芯片實際的工作環(huán)境建立了相應的仿真環(huán)境模型，SPICE仿真結(jié)果表明，電路受工藝角變化、電源電壓變化、溫度變化的影響小，功耗低，輸出調(diào)制電流幅度

4、從5mA到60mA連續(xù)可調(diào)，輸出信號脈寬失真小、邊沿時間短。 激光驅(qū)動器的芯片面積為2000μm×2500×μm。芯片采用16腳TSSOP封裝。芯片的測試結(jié)果表明，在5V的電源電壓和155Mb/s的速率下，輸出調(diào)制電流幅度連續(xù)可調(diào)，最大可達60mA，典型情況下整個芯片功耗僅500mw。芯片與激光二極管直接耦合，在不同的溫度下輸出的光眼圖清晰、端正，輸出信號脈寬失真及抖動小，輸出光信號質(zhì)量穩(wěn)定。光眼圖明顯優(yōu)于STM-1光發(fā)送信號眼