可控增益光电集成光接收机设计

基于IHP 0.25μm SiGe BiCMOS工艺,利用工艺库提供的分束器将入射光信号能量均分给差分电路两侧的Ge波导耦合型探测器,设计了一款应用于高速光通信和光互连领域的增益自动可控型光电集成光接收机.整体电路包括光电探测器、跨阻放大器、两级增益放大器、输出缓冲级、直流偏移消除模块和自动增益控制模块.为解除利用直流偏移消除电路检测峰值电压这种传统方案对消直流电容容值的限制,电路设计了同时具有峰值检测和增益控制功能的自动增益控制模块,并引入放电复位电容来控制采样时间.为了稳定差分电路的直流工作点,并避免引入过多功能模块对电路噪声的恶化,设计了结构灵巧的直流偏移消除电路.同时,为了提升电路带宽,还设计了带射随器反馈的共射跨阻放大器、带简并电容的Cherry-Hooper增益放大器以及可有效降低输入电容对级联电路带宽限制的f_T倍频器.仿真结果表明,在电源电压为3.3 V、输入光功率-10 d Bm的情况下,所设计的光接收机电路增益为80.2 dB?,-3 dB带宽为34.8 GHz,带宽范围内等效输入噪声电流小于35 pA/■.输入光功率在-15～-3 dBm范围内,电路可实现对增益的自动控制,输出摆幅约500 mV,波动小于10%.在40 Gb/s的传输速率下,电路眼图清晰方正,无明显的欠冲与过冲,交叉点清晰,张开度良好,有望用于高速单片集成光接收机中.     

基于SiGe BiCMOS工艺的高速光接收机模拟前端电路

基于IBM 0.18,μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一款12.5,Gb/s的全差分光接收机模拟前端电路.该电路由跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除电路和输出缓冲级组成.为获得更高的带宽,本文对Cherry-Hooper结构进行了改进,设计出一种三级级联的限幅放大器,而直流偏移消除电路则使用了差分有源密勒电容(DAMC)来替代传统的片外大电容,提高了电路集成度和稳定性.版图后仿结果表明,在探测器等效电容为300,f F的情况下,光接收机前端电路的跨阻增益为97,d B,-3,d B带宽为11.7,GHz,等效输入噪声电流小于14.2,pA/Hz~(1/2),芯片核心面积为720,μm×700,μm.     

零拍接收机

射频收发信机低成本、低功耗、小型化的需要要求电路结构上的突破。零拍接收机结构简单 ,适应了这一需求 ,成为近年来的研究热点 ,但它需要考虑很多外差式接收机不必考虑的问题。首先对零拍接收机和外差式接收机的结构进行了比较 ,然后对单片集成电路零拍接收机中需要考虑的直流偏移、I/Q失配、偶次失真、闪烁噪声等问题进行了分析 ,最后给出一个实际应用中的零拍接收机     

一种双正交零中频接收机的设计和电路实现

零中频接收机以其低功耗和易于单片集成等优点,已经成为射频接收机发展的重要方向,但它也存在固有的缺陷,如相位偏移导致的IQ不平衡和直流漂移.双正交零中频接收机采用交叉混频的双正交结构降低IQ不平衡对相位偏移的敏感度,并采用差分放大的形式消除直流漂移问题.通过对一种双正交零中频接收机进行改进、仿真和电路实现,电路测试结果和仿真结果相符.     

射频宽带放大器的设计

系统由前级放大模块、后级放大模块、滤波模块组成。采用可控增益放大器AD603和宽带低噪声运放OPA690级联,很好地实现了0~60,d B增益可调的要求。电路整体设计利用可调电位器控制两级级联压控,可变增益放大器完成对放大器增益的调节,又通过滤波电路实现了选频。系统还采用自动直流偏移调零模块,最大限度地减小了整个放大器的偏移,使用了各种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。该放大器电路结构简单、性能稳定、功能完善,基本达到了各种设计指标的要求。     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.     

基于白光LED的可见光通信接收机专用集成电路设计

可见光通信接收机集成电路采用UMC 180 μm标准CMOS工艺设计,与传统光纤通信接收机不同,发射端基于白光LED.接收机电路使用有源电感、后均衡和负米勒电容技术以提升带宽,采用直流偏移消除反馈网络稳定电路直流电平.仿真结果表明,电路-3 dB带宽大约为436.5 MHz,输出稳定增益50 dB,功耗为7.06mW.对比传统分立元件搭建的电路系统,集成光接收机不仅功耗和便携性上有优势,带宽提升也有潜力.     

一种带消失调电路的高线性度可变增益放大器

基于0.18μm CMOS工艺,设计了1种带消失调电路的高线性度可变增益放大器,在实现增益d B线性连续可调的前提下,提高了放大器的线性度;同时,设计了1种片上滤波器型消直流失调电路,可实时抑制放大器的输出直流失调电压.后仿结果表明,在3.3 V的供电电压下,连续增益动态范围为(-21.5)-21.5 d B,-3 d B带宽为27.5 MHz,在0 d B增益下,输入1 d B压缩点为10.7 d Bm,等效输入直流失调电压标准差为1.831 m V.     

一种采用改进自调零技术的误差放大器设计

设计了一种乒乓结构的误差放大器,采用改进的自动调零技术,实现连续时间内的信号放大和失调消除.利用可变增益电流镜构造了带辅助输入端的运放,克服了传统的失调存储技术对环路稳定性的影响.由于失调周期性的校准,很大程度上减小了开关频率范围内的1/f噪声,还可以消除由温度变化引起的运放失调漂移.采用0.6μm CMOS工艺进行了仿真验证,结果表明,误差放大器低频增益可达91.96 dB,-3 dB带宽为11.58 kHz,静态耗电流仅为14μA,失调消除电路可将1~20 mV的输入失调电压消除至20μV以内.