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。     

Photoelectrochemical TiO2-Au-Nanowire-Based Motor for Precise Modulation of Single-Neuron Activities

Micro/nanomotors are revolutionary miniaturized robotic systems capable of converting diverse energy sources, including light, ultrasound, and thermal heat, into mechanical motion. This fascinating research area is emerging and developing at a rapid pace, demonstrating potential in multiple fields. While their locomotion and momentum capabilities have been explored in medical treatments, including microsurgery and diagnosis, the aspect of converting their intrinsic energies into usable forms remains unexplored. Here, we proposed a novel motor based on composite TiO₂-Au nanowires (NWs), powered by a local electric field generated from ultra-low ultraviolet (UV) irradiation, to serve as an interactive bioelectric interface with a neural cell. Under a light field, the NW motor achieved highly controllable motion in biological environments and reached the targeted neuronal retinal ganglion cells (RGCs) with notable precision. Next, the locally generated electric field was utilized as an electrical stimulus to activate the targeted cell through the calcium ion channel. This is the first study to report on the photoelectric conversion capabilities of a motor being used to provide propulsion force and interactive cues in a biosystem. This motor-based strategy represents a new approach for the precise and non-invasive delivery of bioelectrical signals and neuronal activity modulation.     

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路。针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计。该跨阻放大器由两级放大电路构成,第一级由两个对称的RGC（Regulated Cascode）结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第二级放大电路由三个级联的电流复用反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅。 该电路基于SMIC 0.35μm 标准CMOS工艺设计,仿真结果表明：跨阻增益为110.2dBΩ,带宽为46.7MHz,40MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至1.09pA/ ,带宽内等效输出噪声电压为5.37mV。测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 dBΩ,输出电压信号上升时间约为7.8ns,等效输出噪声电压大小为6.03mV,功耗约为10mW,对应芯片面积为1560×810μm2。 关键字：跨阻放大器、高增益、大带宽、RGC、反相放大器     

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。     

单片集成的可变增益可见光接收机

为了实现可见光传输信号的接收,并尽可能减小接收机的体积,适应不同亮度下的传输,利用0.18μm CMOS工艺,自主设计光探测器、跨阻放大器、主放大器并集成于一片,形成单片集成的可变增益光接收机。经过软件模拟,激光入射测试以及实地的配合由可见光控制的智能家具系统的测试,证明该接收机拥有良好的接收效果并能适应可见光的低传输速率,且有较大的输入动态范围。     

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.     

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.     

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。     

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.