10Gbit_sCMOS高增益限幅放大器设计

第32卷 第1期

2009年2月

电子器件

ChineseJournalOfElectronDevices

Vol.32 No.1Feb.2009

Designofa10Gbit/sCMOSHighGainLimitingAmplifier

CHENZhun,FENGJun

*

(InstituteofRF-&OE-ICs,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Abstract:A10Gbit/sCMOShighgainlimitingamplifierisdesignedinUMC0.13LmCMOStechnology.

InproposeddesignfivestagesofmodifiedCherry-Hooperconfigurationisemployedtoincreasethegain-bandwidthproductandtwostagesofoutputbuffertodecreasetheriseandfalltime.Thepostsimulationshowsthepowerdissipationis70.8mWwiththesupplyvoltageof1.2V.Thelimitingamplifierhasachievedagainof58.7dBanda-3dBbandwidthof9GHz.Aninputdynamicrangis46dB(6mVpp~1200mVpp)withconstantoutputswing600mVpp.Theriseandfalltime(10%~90%)is29ps.Thecoreareaisonly285.8Lm@148.9Lmandthechipdieareais665.3Lm@515.3Lm.

Keywords:opticalfibercommunication;limitingamplifier;Cherry-Hooperarchitecture;riseandfalltime;0.13LmCMOStechnologyEEACC:2570D

10Gbit/sCMOS高增益限幅放大器设计

陈 准,冯 军

*

(东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096)

摘 要:利用UMC0.13LmCMOS工艺设计了10Gbit/sCMOS高增益限幅放大器。本次设计采用五级改进的Cherry-Hooper结构来提高电路的带宽增益积,运用两级输出缓冲来减少信号的上升下降时间。后仿真结果表明,在1.2V的供电电压下,电路的功耗为70.8mW,获得了58.7dB的增益和9GHz的-3dB带宽。输入动态范围为46dB(6mVpp~1200mVpp)时,输出幅度保持在600mVpp,上升下降时间(10%~90%)为29ps。芯片的核心面积仅为285.8Lm@148.9Lm,总面积为665.3Lm@515.3Lm。

关键词:光纤通信;限幅放大器;Cherry-Hooper结构;上升下降时间;0.13LmCMOS工艺中图分类号:TN929.11

文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2009)01-0065-03

和输出缓冲。可见,设计高速率、高增益和宽动态范围的限幅放大器是实现高速光接收机的关键任务之一。

随着CMOS工艺特征尺寸不断减小,采用

CMOS工艺实现Gbit/s速率级的电路已经很常见。目前10Gbit/s速率级的限幅放大器[1-4]多数采用0.18LmCMOS工艺来实现。相比于本次采用0.13LmCMOS工艺实现的10Gbit/s速率级高增益限幅放大器,它们存在以下不足。首先,它们的功耗都比较大,即使是低功耗的设计也有99mW;另外,它

得益于光纤的宽带宽、低损耗等优点,现在光纤通信技术已经成为了高速大容量数据传输的首选技术。作为光接收机前端模拟电路的关键模块之一的限幅放大器,在光纤通信系统中应用十分广泛。首先限幅放大器可以作为光接收机的主放大器,将来自低噪声前置放大器的毫伏级信号放大并保持在恒定几百毫伏,以满足后续数据判决和时钟恢复电路输入电平的需要;其次限幅放大器可用于含无源滤波器的时钟恢复电路,以抑制时钟信号的幅度变化;另外,限幅放大器可作为其他各种单元电路的输入

收稿日期:2008-08-25作者简介:陈 准(1984-),男,在读研究生,从事超高速集成电路的设计与研究,chenzhun_209_163@http://www.mianfeiwendang.com;

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