设计实现了一种基于0.6 μm BCD工艺的40 V高压输出自稳零运算放大器。该运算放大器采用了时间交织自稳零结构, 实现了对输入失调电压的连续校准, 同时使用40 V耐压PDMOS管和NDMOS管, 实现了ClassAB结构的高压输出。运算放大器的输入级和自稳零校准电路采用0.6 μm普通MOS管实现, 均工作在5 V电源电压下; 放大级和输出级中部分晶体管采用非对称结构的40 V DMOS管, 实现了高压输出。整体电路中只有DMOS管的漏源电压承受40 V的耐压, 其余MOS管的各端电压均在正常的工作范围内, 没有耐压超限风险。前仿真结果表明, 该运算放大器在5 V和40 V双电源电压下工作正常, 输入失调电压为0.78 μV, 输出电压范围为3.0~37.7 V, 等效直流增益为142.7 dB, 单位增益带宽为1.9 MHz, 共模抑制比为154.8 dB, 40 V电源抑制比为152.3 dB, 5 V电源抑制比为134.9 dB。

提出了一种适用于环形栅LDMOS器件的子电路宏模型。基于对环形栅LDMOS器件结构的分析, 将环形栅LDMOS器件分为两个部分, 一个是中间的条形栅MOS部分, 使用常规的高压MOS模型; 另一个是端头部分, 为一个圆环形栅极MOS器件, 采用了一个单独的模型。基于40 V BCD工艺的N沟道LDMOS器件进行模型提取与验证。结果表明, 建立的宏模型具有较强的几何尺寸缩放功能, 对于不同尺寸的器件都具有较高的拟合精度, 并且模型能够兼容当前主要的商用电路仿真器Hspice和Spectre。

通过仿真优化探测器的结构参数和性能, 设计了基于0.25 μm标准BCD (Biplor,CMOS and DMOS)工艺的大面积多叉指状PIN光电探测器.选择已优化的大面积光电探测器用于和跨阻放大器以及后端放大器单片集成, 采用0.25 μm BCD工艺实现了一个用于650 nm塑料光纤通信的单片集成光接收芯片.结果表明: 多叉指状PIN光电探测器对650 nm入射光的响应度提高至0.260 A/W, 其结电容降低至4.39 pF.对于650 nm的入射光, 在速率250 Mb/s、误码率小于10-9的条件下, 光接收芯片的灵敏度为-23.3 dBm, 并得到清晰的眼图.该光电探测器可用于宽带接入网中的高速塑料光纤通信系统的光接收芯片中.

研究了光电探测器(PD)的结构、性能以及后续放大电路, 实现了塑料光纤通信的高速单片集成光接收芯片。首先, 根据工艺流程和参数, 采用器件模拟软件对PD结构进行了建模, 并对其光谱响应度和结电容进行了理论推导及仿真。基于Cadence/spectre软件和仿真得到的PD参数对由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成的后续放大电路进行了协同设计。采用0.5 μm BCD(Bipolar, CMOS and DMOS)工艺对单个PD以及PD和后续放大电路单片集成电路进行了流片、封装和测试。结果表明: PD的光谱响应曲线的峰值波长和仿真结果较一致, 约为700 nm, PD结构更适合短波长探测; PD的结电容随着反向电压的增大而减小, 结电容越大, 光接收芯片的带宽越小; 对于650 nm的入射光, 在小于10-9的误码率条件下, 光接收机的灵敏度为-14 dBm; 最后得到了150 Mb/s速率的清晰眼图。实验结果显示, 设计的高速单片集成光接收机可以应用于百兆速率光纤入户通信系统。