光通訊中轉阻放大器之設計

Abstract

轉阻放大器的功能是將電流訊號轉換成電壓訊號。其中一個重要的應用即是使用在光通訊接收器的前端放大器上。本論文以台積電.35um SiGe BiCMOS的製程技術設計並實現一個實用的轉阻放大器電路。我們以三級電路來實現此轉阻放大器，分別為前置轉阻放大器, 電壓放大器, 和輸出放大器。前置轉阻放大器是由一個共射極放大器和一個回授電阻所組成。電壓放大器則使用Cheery-Hooper放大器。Cheery-Hooper放大器的特點是一種高頻寬的電路，而且已被廣泛的使用在寬頻應用上。而輸出放大器是一個緩衝電路以用來實現阻抗匹配。為了提高可用的輸入電流範圍，我們設計了一個電流偵測電路。此電路可以調節輸入偏壓電流 (bias current) 以預防前置轉阻放大器飽和。如此，我們所設計的轉阻放大器其可正常工作輸入電流的範圍可從10微安培至1毫安培.最後所設計之轉阻放大器 IC 經佈局後模擬 (post simulation)結果顯示其工作轉阻放大增益可至 63 dB, 頻寬 4.5 GHz, 輸入參考雜訊電流 1.1 uA,適合應用在 5Gbps 的光通訊系統上。