超高速、射頻與微波單片集成電路設計關鍵技術研究.pdf

1、信息產業(yè)的迅速發(fā)展對通信專用集成電路設計提出了更高的要求?；谶@種背景，本文以研究超高速、射頻和微波毫米波關鍵集成電路的設計技術作為主要任務和目的。 在超高速集成電路方面，選擇了光纖通信傳輸系統(tǒng)中光發(fā)射模塊的關鍵芯片——激光器/光調制器驅動電路?；谄涓咚俾?、大信號輸出的電路特點，提出了改進的電路結構，針對不同的半導體工藝，采用不同的電路優(yōu)化設計，分別應用0.35μm、0.25μm標準CMOS工藝和0.2μmGaAsPHEMT工

2、藝實現(xiàn)了2.5Gb/s速率的激光器/光調制器驅動芯片、3.125Gb/s×12通道的垂直腔面發(fā)射激光器驅動器陣列芯片和速率為40Gb/s的激光器/光調制器驅動電路芯片。通過測試，證明它們都達到或超過了設計要求，可以分別應用于符合SDHSTM-16標準、OIFVSR-4和VSR-5規(guī)范和SDHSTM-64和STM-256標準的長距離光纖通信傳輸系統(tǒng)和容量高達37.5Gb/s的甚短距離并聯(lián)光傳輸系統(tǒng)。在射頻集成電路方面，選擇了無線收發(fā)機的心

3、臟電路——壓控振蕩器。在認真分析了產生相位噪聲原因的基礎上，對無源器件——電感和變容管，及振蕩器的電路結構進行了優(yōu)化設計，并利用0.18μmCMOS工藝實現(xiàn)了5GHz頻段的壓控振蕩器。測試結果表明，其最大調諧范圍高達31％，當振蕩在4.12GHz時，測得相位噪聲為-117.2dBc/Hz@1MHz，振蕩器核心電路功耗僅3.84mW。該芯片可以應用于符合WLANIEEE802.11a標準的射頻收發(fā)機中。 在微波毫米波集成電路方面，

4、選擇了分布式放大器作為研究對象。對其電路的重要組成部分——傳輸線，進行了建模研究。對分布式放大器的傳統(tǒng)電路結構和改進的電路結構進行了分析，并在此基礎上利用CAD工具和0.15μmGaAsPHEMT工藝器件庫進行了電路仿真和優(yōu)化，測試結果顯示該電路的增益—帶寬積達到了150GHz。該電路可以應用于40～60Gb/s光纖傳輸系統(tǒng)或大功率微波應用系統(tǒng)。 通過對以上三個領域關鍵芯片的測試和模擬結果分析，證明了本文的電路設計方法和電路分析