第三章 資料序列器
3.4 隨機碼產生電路
在模擬上，要產生完全隨機的二元訊號波形非常的困難，因此，我們常使用 近似隨機(psudo-random)碼產生電路，隨機碼產生電路通常是具有著重複性的一 連串隨機信號，隨機碼產生電路由16 個D型正反器串接而成如圖 3-7，將第一筆 及第十六筆的輸出由一個XOR閘(圖 3-8)回授至第一級的正反器，造成其十六筆 輸出會依照式3-1 的方程式計算得出，資料每 216-1 個週期會重複一次。
圖3-7 PRBS 產生電路
( )
y =y16 +y1+1p (式 3-1)
圖3-8 XOR 邏輯閘電路
3.5 模擬結果
圖 3-9 為資料序列器的晶片照相圖，晶片面積約為 2440×2260µm2，內容包 含一個 16 對 1 的多工器，一個 10GHz的時脈倍頻器，及一個內建的 16 路平行 話隨機碼產生器，資料傳輸率約為10Gbps，操作電源電壓在 3.3V之下，消耗功 率為 594.66mW，圖 3-10 為資料序列器的模擬結果，Tr/Tf約為 22ps，隨機抖動 約為1.9psp-p，符合SONET OC-192 的眼圖遮罩規格，整個晶片是以 0.35µm SiGe BiCMOS製程設計而成，相關的效能列於表 3-1。
圖3-9 資料序列器晶片照相圖
圖3-10 資料序列器模擬結果
Data Serializer Summary
Supply Voltage 3.3 V
Total Power 594.66mW
Output Swing 280mV
Operation Data Rate 10Gbps Input Pattern 16 x 625Mbps 216-1
PRBS Generator
Data Jitter 1.9psp-p
Chip Size 2440x2260 µm2 Process 0.35µm SiGe BiCMOS
表 3-1 資料序列器效能
第四章
雷射二極體驅動器
4.1 簡介
光纖以其超高頻寬、低耗損、不受電磁波干擾、重量輕、保密性佳等優點，
成為長距離傳送大量資料的網路中優越的傳輸媒介，與傳統的電纜相比，光纖也 具有重量輕與體積小的優點，正當大家都在享受著網際網路所帶給人們方便之 餘，人們對於將來影音傳播及網際網路頻寬速度品質的要求也越來越高，自雷射 二極體被廣泛的應用在光通訊的領域中，業界們也勾勒出光纖到家或光纖到桌的 極致理想。
在較早期的 10-40Gbps 光通訊發射器的研究中，一直是最常用的材料多半為 GaAs MESFET[49]或 HEMT[50-52]，以及 InP HBT[53]製程技術，在最近幾年，
SiGe HBT 成為一個成熟而低成本的製程來設計 10-40Gbps 的光纖通訊系統 [54-56]。
在光纖通訊發射端中，並列式的信號被資料序列器轉換成串列式的信號，這 種高速的PECL 電壓準位信號隨即被光元件轉換成光的脈衝信號，這種光元件也 就是雷射二極體(laser diode, LD)，從雷射二極體激發出來的光能量會再被耦合到 光纖通道將資料傳送到遠端[57]，雷射二極體驅動電路則是一個提供雷射二極體 開關的切換電流源，開關是根據從多工器接收而來的邏輯信號準位，雷射二極體 的驅動方式是以電流代替電壓，切換電流可以達到比較高速的操作。
一個高速的驅動電路必須滿足三個重要的條件：(a) 足夠的切換速度以保證 光信號能夠在最小信號干涉(ISI)之下被調變，信號轉態的上升時間及下降時間的 和要小於信號週期，如此才能避免嚴重的信號干涉，在一般應用中規定一個眼圖 遮罩來做為速度的指標，在SONET OC192 中發射器的眼圖遮罩規格如圖 2-3；
(b)要能輸出足夠大的電流來激發出邏輯準位為 1 的光能量，當一個雷射二極體 被驅動的電流小於他的臨界電流，輸出的光能量就會變的極小，當有足夠的偏壓 電流將他偏壓在臨界電流之上時，雷射二極體就會快速開關以及送出大的光能 量，溫度變化及雷射的使用時間會需要有可調的偏壓電流及調變電流的雷射二極 體驅動器；(c)要能容忍跨在雷射二極體的大電壓振幅，雷射二極體在開關時是用 極大的電流去驅動，因此會有極大的電壓跨載雷射二極體上，需防止電路其他的 電晶體操作在非線性區。
在本章中，這個雷射二極體驅動電路主要包含兩個部份：一個高速調變電流 驅動器及一個雷射偏壓的部份，這個電路操作在電源電壓 3.3V 及 7V 之下，高 速調變電流驅動器包含兩級的前置驅動器，第一級當作輸入的緩衝器，第二級要 推動調變電流的切換電流源，為了驅動如此大電流造成的電容性負載，我們使用 了推挽式的射極隨耦器來增加驅動能力，在調變切換電流源，我們使用負電容的 架構來抵銷掉前級所看到的大雜散電容負載[58]，在大電流的操作下，為了防止 溫度變異造成電流的漂移，整個電路都以Bandgap 電流源來提供穩定電流，接下 來我們會介紹前置驅動器(predriver)、調變切換電流源、及 Bandgap 電流源，最 後是量測結果。