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應用於經銅線傳輸之百億位元乙太網路系統之可變濾波器長度最小均方演算法設計

IEEE 802.3an標準要求10GBase-T系統的傳輸速度為每秒10十億位元(Gbps)且位元錯誤率需低於10^(-12)。在此要求下，決策點信噪比至少要23.4dB。本論文針對10GBase-T系統中的回音消除濾波器之抽頭(tap)數之選擇進行探討，我們提出了一個演算法，讓系統在傳送訓練資料的階段，可以依據實際等效回音通道長度適性調整其抽頭數量，以避免欠模擬(under-modeling)或過模擬(over-modeling)的情況。 目前已存許多之可適性最小均方演算法用來進行未知系統長度進行估測，但其多為用通道與濾波器差值作為回授，調整濾波器長度調適演算法中的洩漏因子(leaky factor)、步階值等參數，然而這些既有的方式無法直接應用在10GBase-T系統中的回音消除濾波器之長度預測。本論文在既存的可適性最小均方演算法上用信噪比做二次回授的方法進行改良。此二次回授之方法，適用於對輸出信噪比有較嚴苛要求而通道單方向後半段較小之環境。在此篇論文裡，10GBase-T之回音通道(長度約450)模擬，原先既存在各方法只能感應到通道係數值較大(長度100)之部分，改良後二次回授則可以自動調整到接近實際長度值(400~ 450)。

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具頻率漂移補償功能之鎖相迴路設計與實現

本論文的研究主題可分為兩個部分。第一部分是實現頻率漂移補償功能的鎖相迴路，第二部分提出另一類比數位轉換器做法用來降低補償器的溫度係數。 首先，振盪器中存在一個有損的電感電容槽，在溫度變異的環境下會產生頻率漂移的現象，若變動的頻率超過鎖相迴路的諧調範圍，此非理想效應將導致鎖相迴路脫離鎖定，以至於無法產生一個穩定的時脈。為了降低溫度對時脈產生器的影響，我們提出一種可偵測頻率漂移的補償電路，其組成為一個具有小面積與低功耗特性的六位元類比數位轉換器，藉由產生的數位碼來解析頻率對溫度的資訊，並依此補償振盪器的增益，達到修正頻率漂移的目的。本研究實現之鎖相迴路的量測平均溫度係數為2.43 ppm/°，量測相位雜訊在1 MHz的頻率偏移為-108.32 dBc/Hz，在10 MHz的頻率偏移為-130.26 dBc/Hz。量測的參考頻率突波為-65.15 dBc，總功率消耗為6.32 mW。補償器的面積僅占總面積的1.26%，傳統架構約占10~15%。相較於現有文獻，本研究達到小面積且低溫度係數。 為了更加改善鎖相迴路的溫度係數與溫度補償範圍，補償電路的解析度與電容槽單元必須提高。因此，我們設計了一個十位元解析度的類比數位轉換器。由於溫度變化的速度較慢，在既定的操作頻率下，可藉由降低供應電壓來減少功率消耗。然而，這導致類比電路的設計將會受限於電晶體增益降低、操作區改變以及電壓容許空間降低等影響。為了突破這些瓶頸，我們提出疊加倍壓裝置與時間軸比較器的解決方案，使得電路保持固有線性度且滿足十位元解析度。取樣頻率為5 kS/s的量測訊號雜訊比為54.57 dB，有效解析位元為8.77 bit，總功率消耗為15.9 nW，品質因數為7.3 fJ/conversion-step。

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砷磷化銦變晶緩衝層之短波長紅外線偵測器的製程與特性研究

本論文係分析短波長紅外線偵測器之製程和光電特性。我們設計了兩種波段的偵測器，分別為1.9 μm 和2.2 μm 短波長紅外線波段偵測器，是以 InGaAs 材料做為光吸收層，在 N+ InP 基板之上開發InAsP變晶成長(metamorphic)技術，使用多層的階梯式漸變緩衝層(step-graded buffers)，再利用鋅擴散(Zn-diffusion)製程，以成長不具應變的 InAsP/InGaAs PIN 二極體磊晶結構,最後通過黃光製程和金屬蒸鍍得到完整的短波長紅外線波段偵測器。我們以穿透式電子顯微鏡截面影像(TEM cross-section imaging) 研究 InAsP 變晶緩衝層和 InGaAs 光吸收層的厚度大小。並以室溫的光激發螢光頻譜(PL)、光反應頻譜(Spectral response)以及電性量測(I-V curve)和電容量測(CV curve)，檢驗元件光電特性。 利用 TEM 技術，來觀察元件的(110)截面圖，我們發現此結構能夠將錯配差排(misfit dislocation)限制在鬆弛層，並且在光吸收層 InGaAs 中未觀察到穿隧差排(threading dislocation)。我們將製程完成之元件進行進行室溫 300K的光激發螢光頻譜量測，量測光吸收層 InGaAs 之能隙 ，並且回推 InGaAs 合金的彎曲參數(bowing parameter) C。接著我們利用光反應頻譜來測定了元件的光回應度，以及其截止波長和量子效率。我們對元件進行了 I-V 量測，並利用理論的電流公式進行擬合;通過 I-V curve的計算我們得到了元件的探測率大小和 R0A大小。此外我們還對元件進行了 CV 量測，並根據 MOS 理論為基礎，推導出了本元件的等效電路，得到了未受到缺陷影響的 C-V，並且求出了元件的內建電位大小和元件摻雜濃度。