CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上     

CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC 0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/ Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上.     

带AGC的CMOS光接收机前置放大器的设计

设计了一种带有自动增益控制电路（AGC）的动态范围较宽的互补型金属氧化物半导体（CMOS）光接收机跨阻前置放大器（TIA）。该放大器的工作电压为3.3V。采用0．25μm CMOS工艺库仿真，结果表明：小信号输入时，跨阻增益可达76kΩ，单端输出信号在输入信号为0dBm时为281mV。     

10 Gbit/s GaAs 跨阻前置放大器

GaAs基pHEMT工艺适合于制作10Gbit／s速率的高速前置放大器电路。完成了工作于10Gbit／s速率的跨阻前置放大器电路的器件设计、电路设计,电路采用了串联电感L技术,有效地提高了工作带宽。模拟工作带宽达到9．0GHz,跨阻增益达到58dBt2。电路采用0．2pmGaAs基pHEMT电子束直写T型栅工艺制作。对制作的电路进行了电测试,可工作于10Gbit／s的速率。     

2.5Gb/Scmos光接收机跨阻前置放大器

给出了一种利用0.35μm CMOS工艺实现的2.5Gb/s跨阻前置放大器。此跨阻放大器的增益为59 dB*Ω,3dB带宽为2GHz,2GHz处的等效输入电流噪声为0.8×10-22 A2/Hz。在标准的5V电源电压下,功耗为250mW。PCML单端输出信号电压摆幅为200mVp-p。整个芯片面积为1.0mm×1.1mm。     

2.5Gb/s 0.35μm CMOS光接收机前置放大器设计

采用0.35 μm CMOS工艺设计并实现了用于SDH系统STM-16(2.5 Gb/s)速率级光接收机前置放大器.此放大器采用+5 V电源电压,中频增益为73 dBΩ,3 dB带宽为2.2 GHz.核面积为0.15 mm×0.20 mm.     

1.25Gb/s CMOS高灵敏度宽动态范围跨阻放大器

采用0.35μm CMOS工艺设计并实现了一种新的应用于1.25Gb/s光纤通信接收机的高灵敏度、宽动态范围跨阻放大器电路。引入电流注入技术提高输入管跨导、优化噪声性能、提高灵敏度。自带直流反馈实现直流消除功能,同时采用自动增益控制机制,提高动态范围。仿真结果表明,该电路具有82.02dBΩ的跨阻增益、872.7MHz的带宽、23.74kHz的低频截止频率,输入等效噪声电流为4.08pA/Hz(1/2),最大输入光信号为+3dBm(2mA),在3.3V的电源电压下,芯片功耗为43.4mW。     

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。     

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/s宽动态范围CMOS跨阻前置放大器

采用UMC 0.13μm CMOS工艺,实现了一种应用于SDH系统STM-64(10Gb/s)光接收机的前置放大器.该前置放大器采用具有低输入阻抗特点的RGC (Regulated Cascode)作为输入级.同时,采用消直流技术来扩大输入信号的动态范围.在片测试结果表明：双端输出时中频跨阻增益约为58.57 dBΩ(848 Ω),-3dB带宽为12GHz,平均等效输入噪声电流谱密度约为24.7pA/Hz^1/2,1.2V单电压源下功耗为21.84mW,其中8mW来自输出缓冲.输入电压信号动态范围36.5dB(12mV～800mV).包括焊盘在内的芯片面积仅为0.462×0.566mm²     

2．4Gb／s跨阻型光前置放大器CAD及验证

阐述了光纤通信前置放大器的设计原理，分析了光接收机中ＰＩＮ二极管和ＧａＡｓＦＥＴ器件的信号模型和噪声模型，提取了放大器用ＧａＡｓＦＥＴ器件的模型参数（包括大信号、小信号和噪声模型参数）。利用ＰＳＰＩＣＥ程序对光前置放大器进行了模拟分析和优化设计，并实际制作了用于２．４Ｇｂ／ｓ光纤通信的ＰＩＮ－ＨＥＭＴ前置放大器。实测结果表明放大器３ｄＢ带宽达到ＤＣ～４．４ＧＨｚ，增益为１８±１ｄＢ；加入ＰＩＮ二极管后的光接收模块的３ｄＢ带宽为ＤＣ～１．６８８ＧＨｚ，满足了２．４Ｇｂ／ｓ光纤通信的需要。     

10Gb/s GaAs PHEMT电流模跨阻抗光接收机前置放大器

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制了一种单电源共栅电流模跨阻抗前置放大器(TIA).测量得到放大器-3dB带宽为7.5GHz,跨阻增益为45dBΩ;输入输出电压驻波比(VSWR)均小于2;等效输入噪声电流谱密度在14.3～22pA/ Hz之间,平均值为17.2pA/ Hz.在输入10Gb/s非归零(NRZ)伪随机二进制序列(PRBS)信号下,放大器输出眼图清晰,具有14ps的定时抖动和138mV的峰峰电压.     

跨阻放大器S参数与跨阻增益间的关系

在等效电路模型基础上,推导了单端输入单端输出和单端输入差分输出情况下跨阻放大器跨阻增益计算公式,探讨了光探测器输出阻抗对跨阻增益的影响,分析了电路S参数与跨阻增益的关系。并且利用ADS仿真工具对理论推导进行了仿真验证,最后通过实验测量单端输入单端输出跨阻放大器的S参数及数据分析,对理论进行了验证。     

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.     

40-Gbit/s SDH光纤通信系统前置放大器设计

基于0.35μm SiGe BiCMOS工艺,设计了共基极和共发共基两种输入结构的前置放大器.为获得更宽的电路带宽,共基极电路采用了电容峰化技术.电路仿真表明,采用这些技术使两种前置放大器的跨阻带宽都达到了28GHz以上,满足了40Gbit/s SDH光纤通信系统带宽要求.通过比较两种不同输入结构前置放大器的增益、带宽、电路稳定性以及噪声特性,提出了双极型晶体管实现高速前置放大器的设计方案.