一種28 Gb/s無電感限幅放大器設計
2020年信息技術與網絡安全第4期
徐曉宇，林福江
(中國科學技術大學 微電子學院，安徽 合肥 230026)
摘要： 基于TSMC 40 nm CMOS工藝，提出了一種28 Gb/s無電感器限幅放大器設計。設計采用一種改進的交織有源反饋(interleaving active feedback)技術擴展電路帶寬。直流失調消除電路采用一種改進的低通負反饋技術衰減直流失調電壓。蒙特卡洛仿真結果表明限幅放大器輸出端的直流失調電壓均值為200.1 μV，標準差為5.8 mV。在1 V的電源電壓下，限幅放大器增益為39 dB，帶寬為30.2 GHz，輸入靈敏度為2.7 mVpp，誤碼率為10-12。限幅放大器不包括輸出緩沖器的功耗為37.7 mW。
中圖分類號：TN722
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.013
引用格式：徐曉宇，林福江.一種28 Gb/s無電感限幅放大器設計［J］.信息技術與網絡安全，2020,39（4）：68-72.
文獻標識碼：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.013
引用格式：徐曉宇，林福江.一種28 Gb/s無電感限幅放大器設計［J］.信息技術與網絡安全，2020,39（4）：68-72.
The design of a 28 Gb/s inductorless limiting amplifier
Xu Xiaoyu，Lin Fujiang
(School of Microelectronics,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China)
Abstract： This paper presents a 28 Gb/s inductorless limiting amplifier that uses an improved interleaving active feedback technique to extend bandwidth in 40 nm CMOS technology.DC offset voltage cancellation circuit uses an improved lowpass negative feedback technique to attenuate the offset voltage.Monte Carlo simulation results show that the standard deviation of the DC offset voltage at the output of the limiting amplifier is 5.8 mV,and the mean value is 200.1 μV.The limiting amplifier achieves a gain of 39 dB,a bandwidth of 30.2 GHz and input sensitivity of 2.7 mVpp for a bit error rate of 10-12, and the limiting amplifier exclude output buffer consumes 37.7 mW at a supply voltage of 1 V.
Key words : limiting amplifier;DC offset cancellation;interleaving active feedback;bandwidth enhancement technique
0 引言
隨著物聯網和云計算的發展，數據中心的帶寬迅速增長。為了承載巨大的數據流量，光鏈路在數據中心的應用也越來越廣泛。作為光鏈路中光接收機的重要組成部分，限幅放大器接收到跨阻放大器的小擺幅電壓信號，放大后傳遞給時鐘恢復電路，確保時鐘恢復電路能正常工作。同時為了保證信號傳輸質量，減少限幅放大器引入的碼間干擾，限幅放大器的帶寬要足夠大。拓展電路帶寬的方案有CherryHooper結構、電感峰化技術、有源負反饋等。文獻［2］在傳統的CherryHooper結構的基礎上，調整了反饋電阻的位置，引入一個低頻零點，抵消實數極點，使得共軛復數極點成為主極點，拓展電路的帶寬。但CherryHooper結構對電源電壓要求較高。文獻［3］中使用的電感峰化技術會使得芯片的面積很大。文獻［4］采用的有源負反饋結構會增加電路的復雜度和功耗。限幅放大器通常采用級聯結構滿足高增益和大帶寬的要求。這種級聯結構會累加并放大因器件失配產生的直流失調電壓。過大的直流失調電壓會影響差分放大器的靜態工作點，進而影響差分信號的正常放大，導致輸出信號脈沖寬度失真。為了衰減限幅放大器的直流失調電壓，電路中會加入由低通濾波器構成的負反饋環路。
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作者信息：
徐曉宇，林福江
(中國科學技術大學 微電子學院，安徽 合肥 230026)
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