基于标准BiCMOS工艺的1.5Gbit/s调节型共源共栅光接收机

基于IBM 0.18μm SiGe Bi CMOS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800 μm×370μm。     

基于BiCMOS工艺的光接收机前端电路

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计,实现了光接收机模拟前端,电路整体结构包括差分共射跨阻放大器(TIA)、限幅放大器(LA)以及输出缓冲级(Buffer)。采用SiGe异质结双极晶体管(HBT)作为输入级的差分共射跨阻放大器大大地减小了输入电阻,更好地展宽了频带。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跨阻增益为74.59dB,带宽为2.4GHz,功耗为39.6mW。在误码率为10-9、输入电流为50μA的条件下,光接收机前端电路实现了3Gb/s的数据传输速率。实测结果表明,光接收机的-3dB带宽为1.9GHz。芯片面积为910μm×420μm。     

单片集成CMOS光接收前端电路设计

文中采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了适用于芯片间光互连的的接收机前端放大电路,将跨阻放大器(TIA)和限幅放大器(LA)集成于同一块芯片中.跨阻放大器采用调制型共源共栅(RGC)结构来提高其带宽,限幅放大器采用二阶有源反馈结构和有源电感负载来获得高的增益带宽积.整个接收机前端放大电路具有85dB中频增益,-3dB带宽为4.36GHz.芯片的面积为1mm×0.7mm,在1.8V电源电压下功耗为144mW.     

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。     

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。     

5Gb/s光接收机前端放大电路的设计

利用SMIC0.18μm CMOS工艺设计了适用于同步数字光纤传输系统SONET OC-96(5Gb/s)的光接收机前端放大电路.跨阻放大器(TIA)采用全差分结构,利用震荡反馈技术和可调节共源共栅(RGC)结构来增加其带宽.限幅放大器(LA)采用有源电感反馈和改进的Cherry-Hooper以获得高的增益带宽积.HSPICE仿真结果表明光接收机前端放大电路具有92dBΩ的中频增益,3.7GHz的-3dB带宽,对于输入电流峰峰值从4μA到50μA变化时,50Ω负载线上的输出眼图限幅在550mV,核心电路功耗为60mW.     

应用于10Gb/s光接收机的全差分CMOS跨阻前置电路设计

设计了一种的低成本、低功耗的10 Gb/s光接收机全差跨阻前置放大电路。该电路由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成,其可将微弱的光电流信号转换为摆幅为400 mVpp的差分电压信号。该全差分前置放大电路采用0.18 m CMOS工艺进行设计,当光电二极管电容为250 fF时,该光接收机前置放大电路的跨阻增益为92 dB,-3 dB带宽为7.9 GHz,平均等效输入噪声电流谱密度约为23 pA/(0~8 GHz)。该电路采用电源电压为1.8 V时,跨阻放大器功耗为28 mW,限幅放大器功耗为80 mW,输出缓冲器功耗为40 mW,其芯片面积为800 m1 700 m。     

2.5Gb/s宽动态范围光接收机前端放大电路设计

基于UMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种2Gb/s传输速率的宽动态范围光接收机前端放大电路。采用对数放大器来增大接收机的输入动态范围,前置放大器采用差分共源跨阻放大器,并使用有源电感做负载来增大带宽。实验结果表明:该接收机前端电路的增益为80dB,3dB带宽为2.3GHz,2.5Gb/s输出眼图良好,输入动态范围为60dB(1μA～1mA)。     

基于0.18μm CMOS工艺2.5Gb/s宽动态范围光接收机前端放大电路设计

基于0.18μm CMOS工艺设计了适用于2.5Gb/s传输速率的宽动态范围光接收机前端放大电路（包括前置放大器和限幅放大器）.前置放大器采用了RGC输入级的跨阻放大器,并且应用了消直流电路和自动增益控制电路扩展输入动态范围.限幅放大器采用了按比例缩小尺寸、并联峰化和带有有源负反馈的Cherry-Hooper放大器等方法扩展带宽.仿真结果表明：前端放大电路的中频增益为116dBΩ,-3dB带宽为2.13GHz,输入信号动态范围为40dB（0.01～1mA）.     

12×10Gb/s CMOS并行光接收机前置放大器阵列设计

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种12路并行、每路工作速率为10Gb/s的光接收机前置放大器阵列,应用于高速芯片间的光互连.整个电路通过1.8V电压供电,采用RGC结构和有源电感并联峰化技术,单路中频跨阻增益为47.1dBΩ,-3dB带宽为8.9GHz.芯片工作时总的传输速率为120Gb/s.     

CMOS光接收机宽带前置放大器的设计

采用TSMC0.18μmCMOS工艺设计了光接收机宽带前置放大器。该前置放大器采用具有反馈特性的跨阻放大器实现,采用了RGC(RegulatedCasacoe)电路作为输入级,同时在电路中引入电感并联补偿的技术,以拓展前置放大器的带宽。仿真结果表明:1.8V单电压源供电情况下,电路功耗15.2mW,中频互阻增益为58.4dBΩ,-3dB带宽可达到10.2GHz,可工作在10Gb/s速率。     

一种低功耗的高速光接收器跨阻前置电路设计

为了降低芯片面积和功耗,提出了一种10 Gb/s光接收器跨阻前置放大电路。该电路采用了两个带有可调共源共栅（RGC）输入的交叉有源反馈结构,其中的跨阻放大器未使用电感,从而减少了芯片的总体尺寸。该跨阻前置电路采用0.13μm CMOS工艺设计而成,数据速率高达10 Gb/s。测试结果表明,相比其他类似电路,提出的电路芯片面积和功耗更小,芯片面积仅为0.072mm2,当电源电压为1.3 V时,功率损耗为9.1 mW,实测平均等效输入噪声电流谱密度为20pA/（0.1-10）Hz,且-3dB带宽为6.9 GHz。     

一种2.5Gb/s CMOS宽动态范围光接收机模拟前端电路

基于55nm CMOS工艺,设计了一种具有宽动态范围的2.5Gb/s光接收机模拟前端电路。作为光接收机的输入级电路,为了获得低噪声和高灵敏度性能,跨阻放大器(TIA)基于三级反相器级联结构,同时采用双自动增益控制(DAGC)电路来扩大输入信号的动态范围。为了提高增益,引入后置放大器,包括电平转换电路和三级差分放大电路,同时利用电容简并的方法来进一步拓展带宽,最后进行缓冲器输出。测试结果表明,在误码率为10-12的情况下,光接收机的输入灵敏度为-26dBm,过载光功率为3dBm,动态范围达到29dBm。光接收机在3.3V供电电压下,电流功耗为36mA,整体芯片面积为1176μm×985μm。     

一种用于生物信号采集的CMOS全差分前置跨阻放大器设计

针对生物信号微弱、变化范围大等特点设计了一种用于检测微弱电流的全差分跨阻放大器(TIA)电路结构。不同于传统电路的单端输入,该结构采用高增益的全差分两级放大器实现小信号输入及轨到轨输出。基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,采用1.8V电源电压对设计的电路进行了仿真,仿真结果表明:TIA输入电流动态范围为100nA^10μA,最大跨阻增益达到104.38dBΩ,-3dB带宽为4MHz,等效输入噪声电流为1.26pA/Hz。对电路进行跨阻动态特性仿真表明,在输入电流为100nA时,输出电压的动态摆幅达到3.24mV,功耗仅为250μW,总谐波失真(THD)为-49.93dB。所设计的高增益、低功耗、宽输入动态范围TIA适用于生物医疗中极微小生物信号的采集,可作为模块电路集成在便携设备中。     

CMOS光接收机前端放大电路

利用SMIC 0.18μmCMOS工艺设计了光接收机前端放大电路.在前置放大器中,设计了一种高增益有源反馈跨阻放大器,并且可以使输出共模电平在较大范围内调解.在限幅放大器中,通过在改进的Cherry-Hooper结构里引入有源电感负反馈来进一步扩展带宽.整个前端放大电路具有较高的灵敏度和较宽的输入动态范围.Hspice仿真结果表明该电路具有119dB的中频跨阻增益,2.02GHz的带宽,对于输入电流幅度从1.4μA到170μA变化时,50Ω负载线上的输出电压限幅在320mV(V_(pp)),输出眼图稳定清晰.核心电路静态功耗为45.431mW.     

基于GaAs E/D PHEMT工艺的单片集成光接收芯片

设计并实现了一款适用于广电混合光纤同轴电缆网络(HFC)的高增益单片集成光接收芯片,该芯片主要包括跨阻放大器(TIA)、衰减器(VVA)和输出放大器三部分.跨阻放大器采用差分结构,相较于单端TIA提高了噪声性能,衰减器采用相位相消方式实现信号衰减,输出放大器为芯片补足增益并实现阻抗匹配.使用ADS仿真软件进行电路设计、版图设计、仿真验证,采用GaAs 0.25μm E/D PHEMT工艺进行了流片.测试结果表明,芯片实现了42 dB的最大增益,在0～3V控制电压下,0～28 dB的连续可调增益范围,工作频率为50 MHz～1 GHz,差分输入单端输出,输出负载为75 Ω,芯片面积1 412 μm×1 207 μm,芯片性能符合设计目标.     

光通信用宽动态范围10 Gb/s CMOS跨阻前置放大器

采用UMC 0.13 μm CMOS工艺,设计了一种应用于SDH系统STM-64(10 Gb/s)光接收机前置放大器.该前置放大器采用具有低输入阻抗特点的RGC形式的跨阻放大器实现.同时,引入消直流电路来扩大输入信号的动态范围.后仿真结果表明:双端输出时中频跨阻增益约为57.6 dBΩ,-3 dB带宽为10.7 GHz,平均等效输入噪声电流谱密度为18.76 pA/sqrt(Hz),1.2V单电压源下功耗为21 mW,输入信号动态范围40 dB(10 μA～1 mA).芯片面积为0.462 mm×0.566 mm.     

10Gb/s0.18μm CMOS光接收机前置放大器

采用TSMC0．18μm CMOS工艺,设计应用于SDH系统STM-64速率级（10 Gbit／s）光接收机前置放大器,该前置放大器采用具有低输入阻抗、宽带宽特点的RGC形式的跨阻放大器实现,同时在电路中引入有源电感实现并联峰化技术,以拓展前置放大器的带宽。整个电路采用1．8V单电压源供电。仿真结果表明：中频互阻增益为59.2dBΩ,-3dB带宽为9．08GHz．     

10Gb/s光接收机跨阻前置放大器芯片设计研究

采用0.18 μm BiCMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声、宽带宽以及大输入动态范围的光接收机跨阻前置放大器.在寄生电容为250 fF的情况下,采用全集成的四级放大电路,合理实现了上述各项参数指标间的折中.测试结果表明:放大器单端跨阻增益为73 dB,-3 dB带宽为7.6 GHz,灵敏度低至-20.44 dBm,功耗为74 mW,最大差分输出电压为200 mV,最大输入饱和光电流峰-峰值为1 mA,等效输入噪声为17.1 pA/√Hz,芯片面积为800 μ.m×950μm.     

跨阻放大器的带宽扩展技术

提出了一种针对CMOS跨阻放大器的带宽扩展技术.基于此技术,采用应用于0.18μm 1.8V CMOS工艺,设计了一个RGC结构的跨阻放大器.仿真结果表明,该放大器具有66dB的跨阻增益,4.49GHz的带宽,输入等效噪声电流平均值为11.5pA/(Hz)～(1/2),该电路的功耗仅为15.4mW.