2.5Gb 和3.125Gb 速率级CMOS 限幅放大器
中波技术手册
《中波广播发射台理论基础与实践技术手册》介绍【作者】庄涛【出版社】光明日报出版社【索书号】 ISBN 978-7-5112—6624-8【字数】 488千字(427页)【馆藏地点】样本书库【定价】 120元内容简介《中波广播发射台理论基础与实践技术手册》一书,是专门为中波广播发射台站值机员、技术人员编写的一本实用书籍，目的是为提高中波发射台值机员的业务理论知识和实际操作技能，为技术培训、职业技术鉴定提供科学、规范的依据。
本书内容涵盖了中波广播发射台值机员及技术管理人员应知应会的理论性知识和实践性知识。
全书共十二个章节,分别是：广播发展简史、中波广播理论综述、中波发射台概况、电工电子技术、仪器仪表的操作、信号源系统、DAM全固态数字调制中波发射机、PDM中波发射机的原理与维修、天馈线系统、自动化监控系统、配电系统、发射台技术防护，以及发射台理论知识要点总结、中波发射台技术能手竞赛试题精选和中波专业术语名词解释等四个附录。
本书特点抛去了繁杂的理论赘述和计算公式，以分类、特点、方法为基本内容；注重内容的可操作性和实用性。
以够用为度,图文并茂，通俗易懂,便于自学，便于查询。
内容既有初级值机员应知应会的理论与实践知识，又有高级值机员应具备的解决复杂问题的理论与实践知识，更加符合中波台各层次值机员的认知水平,特别适合做中波台技术人员的培训教材使用(本书有配套教学PPT课件,需另购)。
作者简介庄涛，大专学历,高级工程师，从事自动化电气设备的安装与维修工作，有三十多年的基础电器维修实践经验，具有较强的实际操作动手能力。
一九九八年从部队转业到河南省潢川中波台工作，从事中波技术维护工作，先后发表过二十多篇中波发射相关技术论文。
自主研发或创新的DX系列全固态中波发射机故障查询系统、多路循环监听控制器、中波发射台信号源系统的整合等项目曾分获河南省广播电影电影电视局科技创新一、二、三等奖。
本书配套教学PPT课件为了配合中波值机员培训，本书各章节都有配套教学PPT课件，PPT课件的特点是清新、生动、信息量大，通过现代化多媒体投影仪实用,能够优化课堂教学,调动课堂气氛，增加学员的理解和记忆程度.彻底改变了“一本书、一支粉笔、一块黑板”单调的教学模式。
信号完整性分析基础系列之一——眼图测量
信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
限幅放大器原理
限幅放大器原理详解1. 什么是限幅放大器？限幅放大器（Clipping Amplifier）是一种电子放大器，用于对输入信号进行放大，并对输出信号进行限制，使其不超过设定的幅度范围。
限幅放大器通常用于音频和视频信号处理、通信系统以及测量仪器等领域。
2. 限幅放大器的基本原理限幅放大器的基本原理是利用非线性元件（如二极管）的特性，将输入信号的幅度限制在一个设定的范围内。
当输入信号的幅度超过限制范围时，输出信号将被剪切，使其保持在限制范围内。
限幅放大器通常由三个部分组成：输入级、放大级和输出级。
下面将详细介绍每个部分的原理。
2.1 输入级输入级是限幅放大器的第一个部分，其主要功能是接收并放大输入信号。
输入级通常由一个差分放大器组成，差分放大器由两个晶体管构成。
输入信号通过耦合电容进入差分放大器，经过放大后输出到下一个级别。
2.2 放大级放大级是限幅放大器的第二个部分，其主要功能是进一步放大信号。
放大级通常由多个级联的放大器组成，每个放大器都会将输入信号放大一定倍数。
放大级的增益可以根据需要进行调整，以满足不同的应用要求。
2.3 输出级输出级是限幅放大器的最后一个部分，其主要功能是限制输出信号的幅度。
输出级通常由一个非线性元件（如二极管）和一个负反馈电路组成。
当输入信号的幅度超过限制范围时，非线性元件将剪切输出信号，使其保持在限制范围内。
负反馈电路用于稳定输出信号的幅度，并降低非线性失真。
3. 限幅放大器的工作原理限幅放大器的工作原理可以通过以下步骤进行解释：3.1 输入信号放大当输入信号进入限幅放大器时，首先通过输入级进行放大。
输入级的差分放大器将输入信号的微弱变化放大到一个可操作的范围内。
3.2 信号放大放大级会进一步放大信号的幅度。
每个放大器都会将输入信号放大一定倍数，从而增加信号的幅度。
放大级的增益可以根据需要进行调整。
3.3 信号限制当信号的幅度超过限制范围时，输出级的非线性元件（如二极管）将剪切输出信号。
信号完整性分析基础系列之一__关于眼图测量(全)
信号完整性分析基础系列之一_——关于眼图测量(全)您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest 的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。
眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。
2.5Gb／sCMOS低噪声有源电感反馈跨阻放大器
２ ５Ｇｂ ｓＣ ． ／ ＭＯＳ低 噪 声 有 源 电感 反 馈 跨 阻放 大 器
韩 良 刘晓宁 白 涛。 华 ｈ 李
（ 哈 尔 滨 工 业 大学 微 电 子 中 心 ， ・ 哈尔 滨 ，５ ０ １ （ 尔 滨 工 业 大学 （ 海 ） 电子 中心 ， １０ ０ ） 哈 威 微 山东 ， 海 ，６ ２ ９ 威 ２４０）
（Ｃｈ ｎ ｏ ｔ ｎ ｓｒ ｅ ｏ ｐ Ｃｏ ｐ ｒ ｔｏ ｏ 。 ｉ ａ Ｎ ｒｈ Ｉ ｄｕ ｔ ｉｓＧｒ ｕ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ Ｎ ．２ ４ Ｉ ｓｉｕ ｅ １ ｎ ｔｔ ｔ ，Ｂｅ ｇｂ ｎ ｕ，Ａｎ ｕ ，２ ３ ４ ｈ ｉ ３ ０ ２，ＣＨ Ｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｌ ｓ ｓｏｆｔ ｏｐ ｏ ｖ ｒ ｅ ｍｐ ｉｉ ｒ，ａ ＣＭ ＯＳ ｃ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎａ ｙ ｉ ｈｅ ｔ ｏｌ ｇｙ ｏｆｅ ｅ ｙ ｐｒ ａ ｌｆｅ ｏｍｍｏｎ ｇａ ｅ — ｔ
艺 的共 栅 结 构跨 阻 放 大 器 。为 了减 小输 入 等 效 噪 声 电 流 和 提 高 带 宽 ， 用 了 有 源 反馈 和 有 源 电 感 代 替 传 统 结 构 中 采
的 电 阻 反 馈 。测 试 结 果 表 明 ， 电 路 具 有 ６ ． Ｂ的 跨 阻 增 益 ，． １Ｇ 该 １８ｄ ２ ０ Ｈｚ的 带 宽 ， 入 等 效 噪 声 电 流 为 ９ ５ｐ 输 ． Ａ／
Ａ ２ ５Ｇｂ ｓＣＭＯＳ Ｌ ｗ Ｎｏｓ ｒ ｎ ｉ ｅ ａ ｃ ． ／ ｏ ｉｅＴ ａ ｓｍｐ ｄ ｎ ｅ
Ａｍ ｐｌｆＡ ｖ ｅ ａ ： ｔ ｋ
Ｈ ＡＮ ａ ｇ ’ ＬＩ Ｘｉ ｏｎ ｎｇ Ｌｉ ｎ 。 Ｕ ａ ｉ 。 ＢＡＩＴａ 。 ＬＩＨｕａ ｏ 。 （Ｍｉｒ ｅｅｔｏ ｉ ｅ ｔｒｏ ｒ ｎ ｔ ｕｅｏ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｈａ ｂｎ，１ ０ ０ ，ＣＨ Ｎ ） ｃ ｏｌｃｒ ｎｃＣ ｎｅ Ｈａ Ｍｎ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｔ ｒｉ ５０１ （Ｍｉｒｅｅｔｏ ｉ ｎｅ ｒ ｉ ｎｔｔｔ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ｔＷ ｅｈ ｉ Ｚ ｃｏ ｌｃｒｎ ｃＣｅ ｔｒｏ Ｈａ ｂｎＩ ｓｉｕｅｏ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ａ ｉ ａ ，Ｗｅｈ ｉ ｆ ｉ ａ ，Ｓｈ ｎ ｎ ａ ｄｏ ｇ，２ ４ ０ ６ ２ ９，Ｃ Ｎ） Ｈ
VCSEL在光通信中的应用和发展现状
VCSEL在光通信中的应⽤和发展现状1 引⾔在VCSEL诞⽣之前，传统的边发射激光器⼀直在光通信中扮演着主要⾓⾊。
尽管这些年来，边发射激光器在结构优化，制造技术，⼯作特性以及应⽤领域⽅⾯都取得了巨⼤进展，但仍存在⼀些不⾜。
⽐如在芯⽚解理之前，不能进⾏单个器件的基本特性测试；光束发散⾓过⼤且呈椭圆状；不易构成⼆维光源阵列；⽽且制造成本也仍然偏⾼。
正是在这样的背景下诞⽣了垂直腔⾯发射的激光器。
VCSEL是光从垂直于半导体衬底表⾯⽅向出射的⼀种半导体激光器，具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率⾼、集成⾼、发散⾓⼩、耦合效率⾼、价格便宜等很多优点。
因为在垂直于衬底的⽅向上可并⾏排列着多个激光器，所以⾮常适合应⽤在并⾏光传输以及并⾏光互连等领域，它以空前的速度成功地应⽤于单通道和并⾏光互联，以它很⾼的性能价格⽐，在宽带以太⽹、⾼速数据通信⽹中得到了⼤量的应⽤。
2 VCSEL的结构和特点典型的VCSEL结构如图1所⽰，其有源区由多量⼦阱组成，有源区上下两边分别由多层四分之⼀波长厚的⾼低折射率交替的外延材料形成的DBR，相邻层之间的折射率差使每组叠层的Bragg波长附近的反射率达到极⾼(＞99％)的⽔平，需要制作的⾼反射率器的对数依据每对层的折射率⽽定，激光器的偏置电流流过反射器，它们是⾼掺杂的以便减⼩串联电阻．由⼀组少量的量⼦阱提供光增益，典型的量⼦阱数为1⾄4个，它们被置于驻波图形的最⼤处附近，以便获得最⼤的受激辐射效率⽽进⼊振荡场。
出射光⽅向可以是顶部或衬底，这主要取决于衬底材料对所发出的激射光是否透明以及上下DBR究竟那⼀个取值更⼤⼀些。
VCSEL与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：⼩的发散⾓和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率⼤⼤提⾼，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能⼤于90％；VCSEL的光腔长度极短，导致其纵模间距拉⼤，可在较宽的温度范围内实现单纵模⼯作，动态调制频率⾼；腔体积减⼩使得其⾃发辐射因⼦较普通端⾯发射激光器⾼⼏个数量级，这导致许多物理特性⼤为改善；可以在⽚测试，极⼤地降低了开发成本；出光⽅向垂直衬底，可实现⾼密度⼆维⾯阵的集成；最吸引⼈的是它的制造⼯艺与发光⼆极管(LED)兼容，⼤规模制造的成本很低。
适用于2.5Gb／s光突发接收的高稳定性前置放大器
１、 引 言
由于 无源 光 网络 （ ＰＯＮ ） 有 铺设 成本 低 、业 务透 具
根据 Ｎ ｑ ｉ 稳定判 别标准 ．闭环系统 的稳定性其实和 ｙ ｕｓ ｔ 开环频率特 性有关『 １ ４ 。在 前置放 大器 中。跨阻抗的减小 导 致 增益 的增加 ，为 了保 持系统 的稳定 性 ．考虑适 当减小开 环 增益 。开环增益 的减 小可 以借鉴 自动 增益 控制原理 ．在 开环 系统内部采用相似 的反 馈网络来控制开环 增益的变化。 本文给 出了两种前置放大器 电路 ：一种是普遍采用的电
维普资讯
一 冉然 。邱 琪 （ 电子科 技大学 宽带光纤 传输与通信 网技术 教育部重点 试验室 ，成都 ６ ０ ４） １ ５ ０ ■ 一 ：设计 了一 种 ＣＭＯＳ三 级跨 阻抗前 置放 大器 。通 过控 制开环 系统 增益达到 增加 闭环 系统稳 定性 的 目的。仿真 结果表 明。传输速 率 为 ２５ ／ 时该前 置放大器的灵敏度 － ５２ Ｂ 。动态范围 ２ ．ｄ ．Ｇｂｓ ２ ．ｄ ｍ ６２ Ｂ．相位裕 度在 ４ ． 度至 ８ ． 度之 间变化 －稳定 性较 高。 １１ ９９ 关 ■ 调 ：三 级 跨 阻 抗 ；相 位裕 度 ；灵敏 度
容补 偿型 ，另一种是 开环增 益补偿 型 ，并通过分 析两者 的 稳定 性来验证 后者 的可操作 性。
明 、易于 升 级 以及 采 用 无源 节 点等 优 点 ．近 年 来 备 受关 注 。Ｐ ＯＮ 的网络结 构 由多个光 网络单元 （ ＯＮＵ ）和一个 光线 路终端 （ Ｔ ）组成 。在 ＯＬ ＯＬ Ｔ处 ，要求快 速而 准确 的响应 由各 ＯＮＵ上传 的突发信号 ．但是由于 ＯＬ Ｔ距各发射 端 的距离不同 ．因此 传送到 ＯＬ Ｔ的突发信号的幅度 和相位都 差别很大 传统 的光 接 收机 。 光突发信号 的幅度和相位都差别很大 ，为了不 失真 的接 收光 突发信 号 ，接收机 的跨阻抗必须能够快速 的进行转换 ， 因此 在 前置放 大 器部 分 引入 了 自动 增益 控 制 （ ＡＧＣ ）原 理。在 自动增 益控 制原理 下 。反馈 网络 的 电阻值 根据输 入 光信号 大小进 行改变 。但是 当跨 阻抗变小 时 。放 大器频 域 响 应极易 出现极点 。使 得接收 机变 得不稳定 。通 常的做 法
眼图的定义与测量方法
眼图的测量内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.5Gb/s和
3.125Gb/s速率级CMOS限幅放大器*
胡艳，王志功**，冯军，陶蕤
（东南大学射频与光电集成电路研究所，南京市四牌楼2号，210096）
摘要：本文采用TSMC 0.35µm CMOS工艺实现了可用于SONET/SDH 2.5Gb/s和3.125Gb/s 速率级光纤通信系统的限幅放大器。
通过在芯片测试其输入动态范围超过40dB，输出摆幅为400mVp-p，功耗250mW，含信号丢失检测功能，可以满足商用化光纤通信系统的使用标准。
关键字：光纤通信，限幅放大器，CMOS工艺，SONET/SDH
Design of CMOS Limiting Amplifier for SDH 2.5Gb/s and
3.125Gb/s Systems
HU Yan, WANG Zhi-gong, FENG Jun, TAO Rui (Institute of RF- & OE-IC’s, Southeast University, Nanjing 210018,China) Abstract: In this paper, a limiting amplifier was realized in TSMC 0.35µm CMOS technology for the use of SDH 2.5 Gb/s and 3.125 Gb/s systems. Evaluated via on-wafer testing, this limiting amplifier offers an input dynamic range of more than 40dB, provides a constant output 400mVp-p and includes a module of loss detection. Therefore, this limiting amplifier can meet the requirement of optical communication system.
Key words: optical communication; limiting amplifier; CMOS technology; SONET/SDH
1引言
随着人们对信息服务的种类和质量要求的不断提高，同步光纤网/同步数字序列（SONET/SDH）应运而生并不断发展。
光纤通信具有很多其它通信方式不可比拟的优点，例如：成本低，可靠性高，通信容量大等。
目前2.5Gb/s的系统已得到普遍应用。
在光纤通信系统中，限幅放大器（LA）具有广泛的应用：首先，可用于含无源滤波器的时钟恢复电路中，以抑制由于输入信号码型不同而引起的时钟信号的幅度变化；其次，可用于光接收机的主放大器；第三，可用作数据和时钟处理电路的输入输出缓冲部分。
目前主要采用GaAs或双极性硅工艺生产[1]。
CMOS工艺虽不具有GaAs或双极性硅工艺的速度优势，但随着CMOS工艺的不断发展，CMOS工艺已经达到比较高的速率。
根据仿真结果0.35µm、0.25µm和0.18µm 工艺的特征频率分别为13.5GHz、18.6GHz 和49GHz。
因此采用CMOS工艺设计高速的限幅放大器具有良好的前景。
2结构和电路设计
我们所设计的系统框图如图1所示。
它由输入缓冲、主放大单元、输出缓冲、直流反馈
图1 限幅放大器系统框图
补偿回路和一个信号丢失检测模块组成。
基本核心单元电路采用全差分结构，适合实现高速率和提高抗噪声能力。
通常，限幅放大器的核心单元电路由单级放大器级联而成，其基本放大单元如图2所示。
基本差分对构成了放大器电路中的主放大器通道。
在每级基本放大单元之间插入源极跟随器，一方面起电平位移的作用；另一方面由于其输入、输出电容传输特性可降低基本放大单元的容性负载，有效的扩展带宽。
限幅放大电路中的输入、输出缓冲主要用以实现输入阻抗匹配和电平位移，消除信号因反射而造成的损耗，其电路结构如图3、4所示。
信号丢失检测模块的主要功能是当限幅放大器输入信号过小，导致后续判决电路无法判决或出错的情况下，
由限幅放大器给出一个告警的信号。
其电路由三个部分组成：整流电路、比较电路和驱动电路。
由于前置放大器的输出一般是mV级的电压信号，为了降低设计难度，提高电路的可靠性，整流电路对经限幅放大器放大的输出大信号进行整流，而不是直接对mV级小信号直接进行处理。
比较电路是一个双端转单端的放大器，对两端的输入电压信号进行比较。
经过整流滤波电路后的直流信号如果等于片外固定电压，即表明输入信号幅度足够高，不会造成信号丢失；如果低于片外固定偏压，就会出现信号丢失的情况，输出告警。
图2 基本放大单元电路
图3 输入缓冲电路
图4 输出缓冲电路
整流电路比较电路驱动电路
图5 信号丢失检测电路
片外固定偏压主要通过电阻分压获得，可根据实际的最小检测丢失信号，调节其中一个可变电阻值来进行调整。
驱动电路主要是由三级反相器组成，尺寸逐渐增大，增强驱动能力，可驱动片外的报警发光二极管。
3版图设计
此限幅放大器利用美国南加州大学MOSIS工程提供的0.35µm的单阱、双多晶硅和三层金属的CMOS工艺实现。
其版图如图6所示，芯片面积为0.79×0.95mm2。
图6 限幅放大器版图
4芯片和测试结果
芯片测试在东南大学射频与光电集成研究所进行，利用本所的高速探针台进行在芯片测试，测试设备包括：日本ADV ANTEST 公司的12.5Gb/s脉冲图码发生器/误码检测仪，具有示波、眼图/摸板和时域反射分析三种功能的86100A系列数字通信分析仪和ADV ANTEST R6142可编程DC电压/电流源，输入输出采用PGSGSGP的高频探针。
在标准5V电源下，直流电流为50mA, 对应直流功耗250mW。
对于限幅放大器，我们不关心小信号增益特性。
我们直接测试它在不同工作速率，不同输入信号幅度条件下限幅放大器的工作情况。
图7和图8分别给出了输入信号速率2.5Gb/s和3.125Gb/s，输入电平分别为8mVp-p和1Vp-p的输出信号眼图，其单端输出电压摆幅为200mVp-p。
图9给出了此限幅放大器在5Gb/s数据速率下，其单端输出眼图。
测试结果表明，此0.35µm CMOS限幅放大器可以很好的工作在SONET/SDH 2.5Gb/s和3.125Gb/s速率上。
(a)
(b)
图7 输入2.5Gb/s 8mVp-p(a)和1Vp-p(b)时限幅放大器单端输出眼图
(a)
(b)
图8 输入3.125Gb/s 8mVp-p(a)和1Vp-p(b)时限幅放大器单端输出眼图
图9 5Gb/s限幅放大器输出眼图
5结论
本文采用标准的5V 0.35µm CMOS工艺实现了具有实用价值的光纤通信用限幅放大器，其输入动态范围超过40dB, 50Ω输出负载上的单端输出摆幅为200mVp-p，功耗250mW，具有信号丢失检测功能，可良好的应用于SONET/SDH 2.5Gb/s和3.125Gb/s速率级光纤通信系统中。
参考文献：
[1]Zhi-Gong Wang, Manfred Berroth et al
“17GHz-Bandwidth 17dB-Gain 0.3µm
HEMT Low-Power Limiting Amplifier”
1995 Symposium on VLSI Circuits
Digest of Technical Papers, pp. 97-98 [2]Behzad Razavi. “Design of Analog
CMOS Integrated Circuits,” McGraw-
Hill Higher Education, 2000
[3]Yuriy M. Greshishchev, “A 60-dB Gain,
55-dB Dynamic Range, 10-Gb/s Broad-
Band SiGe HBT Limiting Amplifier,”
IEEE Jounal of Solid State Circuits, V ol.
34, No. 12, DEC., 1999, pp. 1914-1920. [4]Rui Tao, Zhigong Wang, Tingting Xie
etc., “CMOS Limiting Amplifier for SDH
STM-16 Optical Receiver,” Electronics
Letters, Feb. 2001, V ol. 37, No. 4, pp.
236-237.
[5]Jun Feng, Huan Wang, Yan Hu etc., “IP
Cores of High-Speed Integrated Circuits
for Optical Fiber Communication─The
Limiting Amplifier and Data Decision Circuit,” Second Joint Symposium on Opto- and Microelectronic Devices and Circuits, March 10-16, 2002, Stuttgart, Germany, pp. 169-172.。