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资源说明：近年来，随着社会信息化程度不断提高，信息交换量呈爆炸性增长，光纤通信干线系统以其高速、大容量的优点被广泛应用于电信网、计算机网络。2．5 Gb/s超高速光纤通信系统已经投入使用。作为光纤通信系统中光接收机的关键部分，前置放大器的性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。
过去，对于高速的集成电路，多采用GaAs工艺来实现。但是随着深亚微米CMOS工艺的不断发展，栅长不断减小，现在0．35μm CMOS管的截止频率已经达到13．5 GHz，可以实现高速的集成电路。本文采用台湾TSMC0．35μmCMOS工艺实现了用于光纤传输系统STM- 16 (2.5Gb/s)速率级的前置放大器。
0.35μm CMOS光接收机前置放大器设计是现代光纤通信系统中的关键环节。随着社会信息化的快速发展，信息传输的需求激增，光纤通信因其高速度和大容量的优势，已经成为电信网络和计算机网络的核心组成部分。2.5 Gb/s的超高速光纤通信系统已广泛应用，而在这样的系统中，光接收机的性能至关重要，特别是前置放大器，它对整体性能起着决定性作用。
传统的高速集成电路往往依赖于GaAs工艺，但随着深亚微米CMOS技术的进步，栅长减小到0.35μm，使得CMOS管的截止频率可达13.5 GHz，这为实现高速集成电路提供了可能。本文利用台湾TSMC的0.35μm CMOS工艺，设计了一款适用于STM-16 (2.5Gb/s)速率级光纤传输系统的前置放大器。
前置放大器在光接收机中位于前端，接收光检测器产生的微弱电流脉冲信号，并将其转换为电压信号。为了确保系统的高效运行，前置放大器需要满足以下要求：
1. 低噪声特性，以减少电路自身引入的干扰。
2. 高增益，提升接收机的灵敏度。
3. 与信号速率匹配的带宽，确保信号的有效传输。
设计中采用了跨阻型前置放大器，通过反馈电阻Rf提供负反馈，实现增益和带宽的平衡。跨阻放大器的带宽由输入电阻Ri、反馈电阻Rf以及放大器开环增益A和输入寄生电容CT共同决定。在设计过程中，需要在噪声、增益和带宽之间进行权衡。
电路设计包括跨阻放大器和差分放大器两部分。跨阻放大器采用电压并联负反馈形式，由共源放大和源极跟随器组成。差分放大器则用于实现双端输出，增强信号，并通过RC滤波网络确保输入端的直流电平匹配，控制低频截止频率。
通过电路仿真，获得了前置放大器的性能参数。仿真结果显示，增益为73 dBΩ，3 dB带宽为2.2 GHz，低频截止频率为50 kHz。此外，还对输入5μA、2.5 Gb/s的伪随机序列进行了分析，得到了良好的输出眼图，证明了设计的有效性。
在版图设计阶段，考虑了电路的不对称性和对称性，以及电阻电容的外接形式，以优化布局。电源线和地线的布置确保了电流的稳定流动，同时防止了潜在的损坏风险。
0.35μm CMOS光接收机前置放大器设计是光纤通信技术的一个重要突破，它利用先进的工艺实现了高速、高灵敏度的信号处理，为2.5 Gb/s光纤通信系统提供了可靠的基础。这一设计不仅展示了CMOS工艺在高速模拟电路中的潜力，也为未来更高速率的光纤通信系统铺平了道路。
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