1Gb/s CMOS调节型共源共栅光接收机

基于特许0.35μm EEPROM CMOS标准工艺设计了一种单片集成光接收机芯片,集成了双光电探测器(DPD)、调节型共源共栅(RGC)跨阻前置放大器(TIA)、三级限幅放大器(LA,limiting amplifier)和输出电路,其中RGCTIA能够隔离光电二极管的电容影响,并可以有效地扩展光接收机的带宽。测试结果表明,光接收机的3dB带宽为821MHz,在误码率为10-9、灵敏度为-11dBm的条件下,光接收机的数据传输速率达到了1Gb/s;在3.3V电压下工作,芯片的功耗为54mW。

基于标准BiCMOS工艺的1.5 Gbit/s调节型共源共栅光接收机

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS标准工艺设计实现了一种高速、低功耗的光接收机前端模拟电路。接收机芯片包括调节型共源共栅(RGC)跨阻放大器(TIA)、四级限幅放大器(LA)和输出缓冲电路(buffer)。采用高跨导SiGe异质结双极晶体管(HBT)作为输入级的RGC TIA有效隔离了探测器结电容和输入寄生电容的影响,更好地拓展了光接收机的带宽。仿真结果表明,在1.8V电源电压供电下,驱动50Ω电阻和10pF电容负载时,光接收机前端的跨阻增益为76.67dB,-3dB带宽为2.1GHz。测试结果表明,光接收机前端电路的-3dB带宽为1.2GHz,跨阻增益为72.2dB,在误码率(BER)为10-9的条件下,光接收机实现了1.5Gbit/s的数据传输速率。在1.8V电源电压下,芯片功耗仅为44mW,芯片总面积为800μm×370μm。

2.5Gb/s低噪声差分交叉耦合跨阻放大器的设计与实现

本文基于UMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款低噪声交叉耦合结构的跨阻放大器.该电路由优化的调节型共源共栅(RGC)结构和输出缓冲级构成,其中采用两级共源放大器作为RGC结构的辅助放大器,用于提升电路的等效跨导和带宽.此外,通过优化电路参数以及在输入端引入阶梯型无源匹配网络来进一步拓展带宽和降低电路噪声.测试结果表明,在探测器等效电容为300pF时,所设计跨阻放大器芯片的-3d B带宽为2.2GHz,跨阻增益为61.8d B?,平均等效输入噪声电流谱密度仅为9 pA/(Hz)^(1/2),成功实现了2.5Gb/s的传输速率.在1.8V电源电压下,芯片功耗为43m W,包括焊盘在内的芯片总面积为1×1mm^2.

基于电感并联峰化的宽带CMOS跨阻前置放大器

提出了一种基于TSMC0.18μm CMOS工艺的低噪声、低功耗的10Gb/s光通信接收机跨阻前置放大器(TIA)的设计。该TIA电路采用具有低输入阻抗的RGC(regulated cascode)结构作为输入级。同时,采用电感并联峰化和容性退化技术扩展TIA电路的带宽。当光电二极管电容为250fF时,该电路的-3dB带宽为9.2GHz,跨阻增益为57.6dBΩ,平均等效输入噪声电流谱密度约为16.5pA/(Hz)(1/2)(0～10GHz),电路的群时延为±20ps。在1.8V单电源供电时,功耗为26mV。

10 Gbit/s PON系统突发模式前置放大器设计(英文)

针对无源光网络(PON)设计了10 Gbit/s的突发模式前置放大器. 为了获取大动态范围和快速响应,电路采用DC耦合结构,并设计了一种反馈型峰值检测单元以实现自动增益控制与阈值提取功能. 利用调节型共源共栅(RGC)结构的输入级单元减小了电路的输入电阻,使得包括光检测器电容在内的大寄生电容与电路的主极点相隔离,从而提高了带宽. 该前置放大器采用低成本的0.13 μm CMOS工艺实现,芯片面积为425μm×475μm,总功耗为23.4mW. 测试结果表明,电路的工作速率范围在1.25 ～10.312 5Gbit/s,可提供64.0 dBΩ的高跨阻增益与54. 6 dBΩ的低跨阻增益,输入动态范围大于22.9 dB. 等效输入噪声电流为23.4 pA/Hz1/2. 该放大器可满足10G-EPON与XG-PON的相关指标.

一种应用于CMUT的高增益低噪声跨阻放大器

设计了一种应用于微电容超声换能器(CMUT)的高增益、低噪声跨阻放大器。采用调节型共源共栅结构作为跨阻放大器的输入级,实现了低输入阻抗、宽频带,有效隔离了CMUT的静态电容和输入寄生电容对带宽的影响。输出级采用两级反相放大器,实现了高增益,提高了带负载能力。基于GF 0.18μm CMOS工艺,电路采用Cadence Spectre软件进行仿真。结果表明,低频跨阻增益为115.5 dB·Ω,单位增益频率为1.65 GHz,-3 dB带宽为10 MHz,等效输入电流噪声为1.1 pA·Hz-1/2@1 MHz,能满足CMUT工作频率200 kHz^2 MHz的带宽要求和微弱电流信号的检测要求。该电路采用正负3.3 V供电,功耗为98 mW,芯片尺寸为145μm×115μm。

应用于车载激光雷达的宽带AGC跨阻放大器

针对车载激光雷达接收端脉冲信号脉宽窄、动态范围大等特点,提出了一种新型宽带、宽动态范围和高增益的自动增益控制(AGC)跨阻放大器。采用改进型调节型共源共栅结构作为输入级,拓展了带宽。使用改进型吉尔伯特单元作为可变增益放大器,进一步提高了带宽和增益。增加了AGC环路,提高了输入动态范围。基于标准0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真,整体版图尺寸为760μm×650μm。仿真结果表明,该电路的-3 dB带宽为1.06 GHz,跨阻增益为80.79 dBΩ,输入动态范围为60 dB(1μA^1 mA),功耗为47.6 mW,满足车载激光雷达接收机的要求。

高电源电压抑制比带隙基准电压源设计

文章设计了一种高电源电压抑制比的带隙基准电压源。利用两级单端输出运算放大器给基准源提供偏置电压,使核心电路部分脱离电源电压的噪声影响,且在放大器的输出与尾电流管的栅极之间添加共源放大器构成调节型共源共栅反馈回路,提高放大器的低频增益,同时使放大器电源到输出的增益接近于1,从而达到高电源抑制比。基于NUVOTON 0.35μm CMOS工艺,采用Cadence软件的Spectre工具完成电路设计的仿真与调试。电源电压采用3.3V。仿真结果表明放大器低频增益达95d B,电源到输出的增益为0.958。温漂系数达10.33ppm/℃,电源抑制比达到-127d B@10Hz。该带隙基准电压源可应用于CMOS图像传感器。

基于CMOS工艺的并联双反馈跨阻放大器的设计与实现

针对传统调节型共源共栅(RGC)跨阻放大器在带宽和增益方面的不足,提出1种可拓展带宽和优化平坦度的并联双反馈结构的全差分跨阻放大器.另外,采用反相器替代共源极辅助放大器来提高增益,减小等效输入噪声电流.输出缓冲级的输入端引入无源电感形成π型网络,以抵消其寄生电容.基于UMC 0.18μm CMOS工艺,制备出所设计的跨阻放大器芯片,并将其压焊在FR-4基材的印刷电路板上.测试结果表明,差分跨阻放大器的-3 d B带宽为3.5 GHz,总跨阻增益达60 d BΩ,工作频带内的群延时波动小于25 ps,平均等效输入噪声电流密度为18.72 pA/√Hz.在1.8 V工作电压下,芯片功耗为32.4 mW,裸片面积为800μm×600μm.