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随着社会的发展，信息交换量与日俱增。近年来，以光波为载体、光纤为传输媒质的光纤通信异军突起，发展十分迅速，已成为信息高速公路的主体。光纤通信具有容量大、传输距离远、节省能源、抗干扰、抗辐射等诸多优点，开发具有自主知识产权、用于光纤传输的高速集成电路对我国信息化建设具有重大意义。
在用于光纤传输系统的几个功能电路中，构成光接收机前端放大电路的前置放大器和主放大器是两个关键电路，其性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。本次课题的任务是采用0．13μmCMOS工艺研究和设计20Gb／s速率的主放大器。
主放大器有两种实现方式：自动增益控制放大器和限幅放大器。由于限幅放大器具有设计简单、功耗低、芯片面积小和外接元件少的优点，本次采用限幅放大器的形式来实现光接收机的主放大器。
该放大器的主体部分采用无电感结构的四级级联放大，每一级放大器又是由三级普通差分放大组成，四级放大的级内和级间都采用有源负反馈的方式构成一个负反馈放大系统，缓冲部分采用ft-Doubles结构有效地减小了输入电容。利用SPICE软件前仿真和商用软件Spectre进行后仿真，结果都表明电路可以实现稳定输出Vpp大于500mV的电压信号并且能保持功耗小于70mW，其中电源电压为1．2V；接近50dB的电压增益可以实现较高的灵敏度，采用这种结构可以实现20Gb／s速率的限幅放大。
版图设计是芯片设计的重要步骤，文中详细介绍了高速芯片版图设计的注意点和设计技巧。文章按照电路设计、版图设计、工艺流片到最后的芯片测试的顺序详细介绍了上述电路的设计过程及最终的仿真结果．全部电路经模拟验证符合设计要求，并送交芯片制造厂商流片。所得样片，经过在芯片测试，结果表明电路工作正常，基本实现预期目标。