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随着短距离无线通信技术的发展,利用红外无线通信技术的产品越来越多的进入人们的视野,它的广泛应用也推动着红外光接收机的迅速发展。传统的红外无线收发系统通常采用分立元件设计,体积较大而且功能单一,而集成电路技术的不断发展使红外收发机集成到芯片内部成为可能。本文致力于设计一款集成的红外无线光接收机前置放大器,应用于无线收发通信系统中。 在本文设计的红外光无线接收机前置放大器电路中,经过大量的研究,本文采用了PIN光电二极管作为光检测器,因为它是一款集速度、灵敏度及低成本于一体的实用光检测器,而且它在波长为900nm的红外线附近最为敏感,这样就可以尽量多的检测出光发射机发射的红外光信号。为了抑制环境背景光噪声,本设计使用了双补偿的电路结构,其中变阻电路部分用来抑制直流噪声,交流补偿部分则是通过增大支路的阻抗使有用交流信号经过低阻抗支路流入后级的跨阻放大器中。跨阻放大器选用RGC结构为输入级,因为该结构不仅输入阻抗较小而且不需要额外的偏置电路,从而简化了电路的结构。同时,跨阻放大器的反馈形式为电压并联负反馈,这样能够增大带宽的宽度,降低输入、输出电阻。为了降低整体电路的共模噪声,系统的主放大器采用全差分结构,单端转双端电路的作用就是连接跨阻放大器和主放大器。 本文首先对红外无线光接收机前置放大器的基本结构和工作原理做出了分析,提出适合本文设计要求的电路结构,然后对各个模块的具体电路设计、仿真开展研究,最后是版图的设计及验证。本文基于0.35μmCMOS工艺设计,电源电压为3V,电路的跨阻增益为46dB,可检测的输入直流光电流的范围为9nA~288μA,输入端噪声为4.31nV/ Hz。