Ein Niederfrequenz-Hochverstärkungs-Breitband-Transformatoren-basierter Inverter-basierter Transimpedanzverstärker

In diesem Artikel wird eine auf Transformatoren basierende Bandbreiten (BW) Erweiterungstechnik eingesetzt, um die BW, das Rauschen und den Siliziumbedarf von invertiererbasierten Transimpedanzverstärkern (TIAs) zu verbessern, selbst wenn sie induktive Spitzen verwenden. Ein TIA, das auf der vorgeschlagenen Technik basiert und in einem 16-nm FinFET-Prozess entworfen und layoutiert wurde, zeigt eine 36% erhöhte BW, eine 19% reduzierte eingangsbezogene Rauschleistung und eine 57% reduzierte Siliziumfläche im Vergleich zum herkömmlichen TIA mit induktiver Spitze. In der vorgeschlagenen TIA-Architektur kompensiert die Einbeziehung eines Transformers im Vorwärtsweg teilweise die parasitären Kapazitäten des Inverters und lockert die Transimpedanzgrenze des herkömmlichen TIA. Die vorgeschlagene Technik senkt auch das eingangsbezogene Stromrauschspektrum des TIA. Post-Layout-Simulationen in Verbindung mit elektromagnetischen (EM) Simulationen und statistischer Analyse werden verwendet, um die Effektivität der vorgeschlagenen Architektur zu überprüfen. Simulationsergebnisse zeigen, dass das TIA einen Transimpedanzgewinn von 58 dB Ω , eine BW von 17,4 GHz, ein eingangsbezogenes Rauschen von 17,4 pA/sqrt (Hz) und ein Augenöffnungsmaß von 20 mV bei einer Datenrate von 64 Gbps PAM4 und einer Bitfehlerrate (BER) von 1E-6 erreicht. Die gesamte TIA-Kette soll 19 mW verbrauchen und eine aktive Fläche von 0,023 mm 2 einnehmen.

Quelle: IEEE Xplore

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