Diseño de front-end de receptor óptimo de alta ganancia y eficiencia de potencia en 0.13 μm de tecnología CMOS de RF para aplicaciones de 10GBPS
DOI:
https://doi.org/10.31381/perfiles_ingenieria.v12i12.811Palabras clave:
CMOS technology, transimpedance amplifier, limiter amplifier, optical receivers, broadband amplifiersResumen
Este artículo presenta dos versiones de una RF frontend completa para un receptor óptico de 10Gbps. El RF frontend consiste de un amplificador de transimpedancia y amplificador limitador. Se proponen dos versiones de amplificadores TIA. La primera topología tiene una ganancia de transimpedancia de 54 dB, ancho de banda de 11.5 GHz y una salida de densidad de ruido de corriente de solamente 6.8 pA/√ Hz. La segunda topología esta compuesta de una cascada de dos invertores. Esta topología tiene una ganancia de 48 dB de transimpedancia. El amplificador limitador para ambos receptores ópticos es un amplificador de cinco etapas cherry-hooper con inductores activos optimizados para potencia baja. El amplificador principal tiene 38 dB de ganancia, 9.8 GHz de ancho de banda, 69 mW de consumo de potencia y solamente 0.171 mm2 de área muerta. Esta completa fachada de RF está integrada y tiene 10GHz de ancho de banda. Los circuitos fueron diseñados en 0.13 μm de tecnología CMOS de RF.
Descargas
Citas
B. Razavi, Design of integrated Circuits for Optical Communications, Wiley, Second Edition, August 2012.
H-Young et al., ”Design Optimization of Hybrid-Integrated 20-Gb/s Optical Receivers,” Journal Of Semiconductor Technology and Science, Vol. 14, No. 4, August 2014.
J. Gao, ”Fast Calculation of Transimpedance Gain and Equivalent Input Noise Current Density for High Speed Optical Preamplifier Design,” Microwave Journal, vol. 54, no. 05, pp. 188-204, May 2011.
W.-Z. Chen, Y.-L. Cheng and D.-S. Lin, ”A 1.8-V 10-Gb/s fully integrated CMOS Optical receiver front-end,” IEEE Journal of Solid- State Circuits, vol. 40, no. 6, pp. 548-552, Jun. 2005.
D.-Kim et al., ”12.5-Gb/s Analog Front-End of an Optical Transceiver in 0.13 µm CMOS,” IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), May 2013.
T. Nakajima et al., ”A Scalable Wideband Low-Noise Amplifier Con- sisting of CMOS Inverter Circuits for Multi-Standard RF Receivers,” IEEE International Conference on Signals Circuits and Systems, 6-8 Novemrber 2009.
W. Chen et al., ”A 1.8V 10-Gb/s Fully Integrated CMOS Optical Receiver Analog Front-End,” IEEE Journal of Solid State Circuits, vol. 40, no. 6, pp. 548-552, Jun. 2005.
Jun-De Jin and S. S. H. Hsu, ”A 75dB 10 Gbps Transimpedance Amplifier in 0.18um CMOS Technology,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 20, no. 24, pp. 2177-2179, December 2008.
B. Analui and H. Ali, ”Multi-Pole Bandwidth Enhancement Technique for Transimpedance Amplifiers,” in European Solid State Circuits Con- ference, 2002, pp. 303-306.
C. Kromer at al., ”A Low-Power 20 GHz 52-dB Transimpedance Amplifier in 80 nm CMOS,” IEEE Journal of Solid State Circuits, vol. 39, no. 6, pp. 885-894, June 2004.
Fei Yuan, CMOS Active Inductors and Transformers: Principle, Implementation and ApplicationsSpringer US, June 2008.
C. Hermans and M.Steyaert, Broadband Opto-Electrical Receivers in Standard CMOS, Springer US, 2007.
K. Takano et al., ”14.4 mW 10 Gbps CMOS Limiting Amplifier with Local DC Offset Cancellers,” IEEE 13th Topical Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF Systems, 21-23 January 2013.
H.-L. Cheng et al., «Inductorless CMOS Receiver Front-End Circuits for 10-Bb/s Optical Communications,” Tamkang Journal of Science and Engineering, vol. 12, N.º 4, pp. 449-458, 2009.
C. Lili, l. Zhinqun and W. Zhingong, «A 10-Gb/s Inductorless CMOS Limiting Amplifier for Optic-Fiber Transmission System,” SOPO, 2010 Symposium on Photonics and Optoelectronics, pp.1-4, 19-21 June 2010.
W.-Z. Chen, Y.-L.Cheng and D.-S. Lin, ”A 1.8-V 10-Gb/s Fully Integrated CMOS Optical Receiver Analog Front-End,” IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol. 40, N.º 6, June 2005.
Fuhai Shang et al., ”0.18um CMOS limiting amplifier for 10Gb/s optical receiver , 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Millimeter Wave Wireless Technology and Applications (IMWS), 18- 20 September 2012.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2017 Sergio Ochoa Castillo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
En caso de que el manuscrito sea aprobado para su próxima publicación, los autores conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la publicación, edición, reproducción, distribución, exhibición y comunicación en el país de origen, así como en el extranjero, mediante medios impresos y electrónicos en diferentes bases de datos. Por lo tanto, se establece que después de la publicación de los artículos, los autores pueden realizar otro tipo de acuerdos independientes o adicionales para la difusión no exclusiva de la versión del artículo publicado en la presente revista (publicación en libros o repositorios institucionales), siempre que se indique explícitamente que el trabajo se ha sido publicado por primera vez en esta revista.
Para que quede constancia de este procedimiento, el autor debe llenar los siguientes formatos: