高速率、高摆幅的CMOS光接收机模拟前端电路设计

设计了一款传输速率为25 Gb/s的高输出摆幅CMOS光接收机模拟前端电路.该模拟前端电路包含跨阻放大器、限幅放大器、输出缓冲器以及单端转差分和直流偏移消除模块.其中,跨阻放大器设计中采用反馈增强技术降低输入阻抗,同时应用电感峰化技术消除输入端大电容的影响,从而降低了输入端极点的频率,提升了跨阻放大器的带宽.三级互补型有源反馈限幅放大器在使用有源反馈技术扩展带宽的同时,利用互补型有源反馈结构极点分裂的特性,消除了多级级联引起峰化增益,从而获得更加平坦的幅频增益.相比于交错有源反馈限幅放大器其结构更为简单,信号线之间的串扰明显减小.而单端转差分电路使得该模拟前端电路输出信号呈现全差分特性,提升了低供电电压CMOS工艺电路的输出摆幅.单端转差分电路可以同时实现直流偏移消除功能,节省了芯片的面积,提升电路集成度.该高速光接收机模拟前端电路基于SMIC 55 nm CMOS工艺设计与仿真,版图面积为830μm×850μm.仿真结果表明:该光接收机模拟前端电路在输入端等效电容为150 fF的条件下,-3 dB带宽为24.3 GHz,跨阻增益为77.4 dBΩ,在此传输带宽内输入、输出反馈系数s11、s22均小于-10 dB;供电电压为1.2 V的情况下,差分输出电压摆幅可达400 mV;数据传输速率为25 Gb/s时,该接收机模拟前端电路功耗为57.6 mW.

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nm CMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进Cherry Hooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 mW,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.

USB移动存储设备密级保护系统的设计与实现

随着USB技术的快速发展,各种移动存储设备给人们的生活带来许多便利,同时USB移动存储设备的安全问题也日益严重。本文设计了一种管理USB移动存储设备的方法,基于MFC平台使用C++语言设计实现了USB移动存储设备密级保护管理系统,对USB移动存储设备进行授权管理,从而缓解USB移动存储设备带来的诸多安全问题。

高线性度大摆幅高速PAM4光发射机驱动电路设计

基于IHP 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一款应用于超高速光通信的四级脉冲幅度调制(PAM4)光发射机驱动电路.整体电路包括两路高速非归零码(NRZ)通道(最高有效位通道和最低有效位通道)、时钟缓冲级、电流模式逻辑(CML)加法器和输出缓冲级.鉴于PAM4信号的高线性度要求,为解决传统设计中电平失配率(RLM)较低的问题,设计了带有低压共源共栅电流镜的CML加法器,避免电流镜像不精确和输出阻抗随加法逻辑变化所带来的非线性因素.同时,针对传统输出级带宽不足与摆幅过小的问题,设计了有源电感负载的f_(t)倍频器结构,在实现同等增益下更高电路带宽的同时,突破传统输出级设计中输出摆幅与阻抗匹配之间的矛盾.后仿真结果表明,在电源电压3.3 V、输入信号为两路100 mV的25 Gb/s NRZ信号的条件下,所设计的两路高速NRZ通道可实现约18.3 dB的增益和19.65 GHz的带宽,带宽范围内等效输入噪声电压小于37.6 nV/√Hz.整体电路可实现50 Gb/s PAM4输出信号,输出眼图清晰,且获得了RLM为98.6%的高线性度,输出摆幅达1.5 V.

基于SURF和改进配准的图像拼接算法

图像拼接算法中拼接效果和效率是该研究领域的两个重要问题。针对图像拼接中拼接效率低的问题,提出一种固定相机平台下,基于SURF和改进配准的图像拼接算法。该算法首先使用SURF算法提取待拼接图像重叠区域特征点,对重叠区域进行分块,对应块之间进行特征点匹配;利用单应性变换模型计算出图像之间的几何变换关系。融合阶段采用加权融合算法拼接配准后的图像。实验表明该算法提高拼接效率的同时,还有着良好的拼接效果。

基于Android移动设备传感器的研究与应用

随着Android手机的发展，Android移动设备中的传感器在移动应用程序开发中扮演着重要的角色。本文简要阐述了传感器的研究现状，探讨了传感器的调用机制、底层框架及消息队列。同时提出了一种传感器并发工作时优化消息队列优先级的方法，用来提高资源的利用率。文章最后介绍了传感器在手机涂鸦项目中的应用。

与Si CMOS兼容的Graphene/MoS2异质结全差分光电探测器和读出电路

提出了一种基于Graphene/MoS2异质结的全差分光电探测器。利用标准半导体微纳加工技术,制作了有效区域为2.3μm×10μm的Graphene/MoS2异质结结构,用以产生差分光电流;使用0.18μmCMOS工艺设计了差分放大与恒压控制电路,实现光电流到电压的转换和放大。结果表明:在白光照射下,单个Graphene/MoS2异质结结构光响应度达2435A/W。差分光生电流经过差分放大器后,以电压形式输出,总光响应度加倍。该全差分光探测器基于新型二维材料,对可见光具有较高的灵敏度,在可见光探测和成像领域具有广阔的应用前景。