Um Amplificador Transimpedância Baseado em Inversor com Transformador de Baixo Ruído e Alta Ganho de Banda Larga

Neste artigo, uma técnica de extensão de largura de banda (BW) baseada em transformador é empregada para melhorar a BW, o ruído e a área de silício de amplificadores transimpedância (TIAs) baseados em inversores, mesmo quando usam pico indutivo. Um TIA baseado na técnica proposta, projetado e layout em um processo FinFET de 16 nm, demonstra um aumento de 36% na BW, uma redução de 19% no ruído referenciado à entrada e uma redução de 57% na área de silício em comparação com o TIA convencional com pico indutivo. Na arquitetura do TIA proposta, a inclusão de um transformador no caminho direto compensa parcialmente as capacitâncias parasitas do inversor e relaxa o limite de transimpedância do TIA convencional. A técnica proposta também reduz o espectro de ruído de corrente referenciado à entrada do TIA. Análises pós-layout em conjunto com simulações eletromagnéticas (EM) e análise estatística são empregadas para verificar a eficácia da arquitetura proposta. Os resultados das simulações mostram que o TIA atinge um ganho de transimpedância de 58 dB Ω , uma BW de 17,4 GHz, um ruído referenciado à entrada de 17,4 pA/sqrt (Hz) e uma abertura de olho de 20 mV em uma taxa de dados de 64 Gbps PAM4 e em uma taxa de erro de bit (BER) de 1E-6. A cadeia inteira do TIA é esperada para consumir 19 mW e ocupar uma área ativa de 0,023 mm2.

Fonte: IEEE Xplore

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