一种28 Gb/s无电感限幅放大器设计
2020年信息技术与网络安全第4期
徐晓宇，林福江
(中国科学技术大学 微电子学院，安徽 合肥 230026)
摘要： 基于TSMC 40 nm CMOS工艺，提出了一种28 Gb/s无电感器限幅放大器设计。设计采用一种改进的交织有源反馈(interleaving active feedback)技术扩展电路带宽。直流失调消除电路采用一种改进的低通负反馈技术衰减直流失调电压。蒙特卡洛仿真结果表明限幅放大器输出端的直流失调电压均值为200.1 μV，标准差为5.8 mV。在1 V的电源电压下，限幅放大器增益为39 dB，带宽为30.2 GHz，输入灵敏度为2.7 mVpp，误码率为10-12。限幅放大器不包括输出缓冲器的功耗为37.7 mW。
中图分类号：TN722
文献标识码：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.013
引用格式：徐晓宇，林福江.一种28 Gb/s无电感限幅放大器设计［J］.信息技术与网络安全，2020,39（4）：68-72.
文献标识码：A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.04.013
引用格式：徐晓宇，林福江.一种28 Gb/s无电感限幅放大器设计［J］.信息技术与网络安全，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
随着物联网和云计算的发展，数据中心的带宽迅速增长。为了承载巨大的数据流量，光链路在数据中心的应用也越来越广泛。作为光链路中光接收机的重要组成部分，限幅放大器接收到跨阻放大器的小摆幅电压信号，放大后传递给时钟恢复电路，确保时钟恢复电路能正常工作。同时为了保证信号传输质量，减少限幅放大器引入的码间干扰，限幅放大器的带宽要足够大。拓展电路带宽的方案有CherryHooper结构、电感峰化技术、有源负反馈等。文献［2］在传统的CherryHooper结构的基础上，调整了反馈电阻的位置，引入一个低频零点，抵消实数极点，使得共轭复数极点成为主极点，拓展电路的带宽。但CherryHooper结构对电源电压要求较高。文献［3］中使用的电感峰化技术会使得芯片的面积很大。文献［4］采用的有源负反馈结构会增加电路的复杂度和功耗。限幅放大器通常采用级联结构满足高增益和大带宽的要求。这种级联结构会累加并放大因器件失配产生的直流失调电压。过大的直流失调电压会影响差分放大器的静态工作点，进而影响差分信号的正常放大，导致输出信号脉冲宽度失真。为了衰减限幅放大器的直流失调电压，电路中会加入由低通滤波器构成的负反馈环路。
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作者信息：
徐晓宇，林福江
(中国科学技术大学 微电子学院，安徽 合肥 230026)
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