CMOS有源电感并联的前馈共栅跨阻放大电路.docx

跨阻放大电路在光纤通信系统中扮演着至关重要的角色，因为它们能将光信号转换成电信号，且CMOS工艺由于其低功耗和高集成度的优势，成为了跨阻放大电路设计的首选。光电二极管与跨阻放大电路相连，光信号转化为光电流后，由跨阻放大电路转换为电压信号。然而，光电二极管的寄生电容会限制电路的带宽，这是设计中必须克服的关键问题。 为了提升带宽，研究人员采取了多种技术，如降低输入电阻、负米勒效应和电感峰化。Regulated Cascode (RGC)跨阻放大电路因其低输入阻抗而受到广泛使用，但功耗较高。有源反馈和电感补偿技术也被应用来提高带宽，例如在2017年，Seifouri等人通过这些技术使带宽达到7.9 GHz。尽管如此，电路的功耗仍然是一个挑战。 前馈共栅(Feedforward Common Gate, FCG)跨阻放大电路作为一种改进方案，解决了RGC跨阻放大电路的净空消耗问题，并降低了输入阻抗。2004年，Kromer等人提出的FCG跨阻放大电路通过电感并联峰化技术实现了13.4 GHz的带宽。之后，王晓霞使用可配置功率技术设计了FCG跨阻放大电路，但带宽扩展有限，仅为6.8 GHz。其他研究则关注于补偿技术以改善带宽和稳定性，或采用无电感设计来减小功耗，例如Soorena Zohoori等人提出的无电感FCG跨阻放大电路，其功耗虽低，但带宽仅达到4 GHz。 本文介绍了一种新的改进方法，即Modified Feedforward Common Gate (MFCG)跨阻放大电路，它在FCG跨阻放大电路的共源放大级并联了CMOS有源电感。这种设计不仅提高了电路的带宽，还通过使用CMOS有源电感替代平面螺旋电感减小了版图面积。电路的性能通过TSMC 60 nm CMOS工艺在Cadence软件平台上进行了仿真分析和版图设计。 MFCG跨阻放大电路的创新之处在于，通过并联CMOS有源电感，它能够有效地抵消光电二极管寄生电容的影响，从而扩展了带宽。同时，有源电感的使用使得电路更加紧凑，降低了整体尺寸。这一设计兼顾了带宽、版图面积和功耗优化，为未来跨阻放大电路的设计提供了新的思路。未来的研究可能进一步探索如何在保持良好性能的同时，优化电路的其他关键参数，如噪声性能和线性度。