一种5.5 GHz 30-dB低成本CMOS宽带限幅放大器

采用0.18 μm CMOS工艺,设计了一种多级级联的差分架构宽带高增益限幅放大器.该限幅放大器是为5 Gb/s同步光纤网络(SONET OC-96)设计的.采用反比例级联结构和低电压降有源电感负载来提高系统带宽,达到了设计目标.仿真结果显示,该限幅放大器获得了约30 dB的增益和5.5 GHz 3 dB带宽,电路功耗为30 m W.     

5.5GHz 23dB CMOS限幅放大器的电路设计

文章介绍了一种采用0.18μm CMOS工艺设计，多级级联、差分结构宽带限幅放大器的设计方法。本限幅放大器应用于5Gb／s同步光纤网(SONET OC-96)系统，采用反比例级联结构、有源电感负载来提高系统带宽。芯片实际测试结果为23dB增益，3dB带宽达到5．5GHz，实现了设计目标。     

一种4GHz、23dB CMOS宽带限幅放大器的设计与实现

该文主要介绍了关于宽带限幅放大器在0.18μm CMOS工艺下的设计与实现,该宽带限幅放大器在第二次流片中采用了反比例级联结构、有源电感负载以及添加输出缓冲级技术来保证展宽带宽以及保证整个放大器的稳定性.最后所得测试结果为23dB增益,4GHz 3dB带宽.     

S波段平衡式限幅放大器设计

采用混合集成电路工艺,设计了一款小尺寸限幅低噪声放大器(LNA)。优化了限幅电路设计,明显缩小了电路体积。低噪声放大器采用负反馈结构,以改善增益平坦度。采用平衡式结构,提高限幅器的功率容量和放大器的1 dB压缩点输出功率(P-1 dB)。设计制作了Lange电桥,作为平衡式限幅放大器的输出电桥。该放大器工作电压5 V,电流151 mA,测试结果显示,在频带2.7~3.0 GHz内,噪声系数小于1.5 dB,小信号功率增益大于36 dB,增益平坦度小于0.6 dB,输入输出驻波比小于1.3,P-1 dB大于13 dBm。该限幅放大器能够承受脉冲功率300 W、脉宽300μs和占空比为30%的信号,外形尺寸为27 mm×18 mm×5 mm。     

10GB/s光接收机前端限幅放大器设计

作为光接收机前端的关键部分，限幅放大器要求具有高增益、足够带宽以及较宽的输入动态范围。本文在0．18μm 1P6M CMOS工艺上设计了一种用于10Gb／s传输速率的限幅放大器。该限幅放大器的增益S21可达31dB，-3dB带宽为11．3GHz，在10GHz范围内S11、S22均小于-10dB。对于从10Vpp至1．5Vpp的较宽的输入动态范围，均可保持稳定的输出眼图。利用CMOS工艺中、多层金属互连线的顶层金属设计的共面带状线，可将放大器的工作频带扩展至10Ghz以上。     

5～13 GHz GaAs限幅低噪声放大器MMIC

基于0.15 μm GaAs pin二极管和GaAs PHEMT工艺,设计并实现了一款5～13 GHz限幅低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC).该MMIC中限幅器采用三级反向并联二极管结构,优化了插入损耗和耐功率性能;LNA采用两级级联设计,利用负反馈和源电感匹配,在宽带下实现平坦的增益和较小的噪声;限幅器和LNA进行一体化设计,实现了宽带耐功率和低噪声目标.测试结果表明,在5～13GHz内,该MMIC的小信号增益大于20 dB,噪声系数小于1.8 dB,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30％占空比),总功耗小于190 mW,芯片尺寸为3.3 mm×1.2 mm.限幅LNA MMIC芯片的尺寸较小,降低了组件成本,同时降低了组件装配难度,提高通道之间的一致性.     

5Gb/s 0.25μm CMOS限幅放大器

采用TSMC 0.25μm CMOS技术设计实现了高速低功耗光纤通信用限幅放大器.该放大器采用有源电感负载技术和放大器直接耦合技术以提高增益,拓展带宽,降低功耗并保持了良好的噪声性能.电路采用3.3V单电源供电,电路增益可达50dB,输入动态范围小于5mVpp,最高工作速率可达7Gb/s,均方根抖动小于0.03UI.此外核心电路功耗小于40mW,芯片面积仅为0.70mm×0.70mm.可满足2.5,3.125和5Gb/s三个速率级的光纤通信系统的要求.     

5Gb/s光接收机前端放大电路的设计

利用SMIC0.18μm CMOS工艺设计了适用于同步数字光纤传输系统SONET OC-96(5Gb/s)的光接收机前端放大电路.跨阻放大器(TIA)采用全差分结构,利用震荡反馈技术和可调节共源共栅(RGC)结构来增加其带宽.限幅放大器(LA)采用有源电感反馈和改进的Cherry-Hooper以获得高的增益带宽积.HSPICE仿真结果表明光接收机前端放大电路具有92dBΩ的中频增益,3.7GHz的-3dB带宽,对于输入电流峰峰值从4μA到50μA变化时,50Ω负载线上的输出眼图限幅在550mV,核心电路功耗为60mW.     

5~6 GHz限幅低噪声放大器的研制

采用GaAs增强型pHEMT工艺,将限幅器和低噪声放大器集成在同一衬底,设计了一款用于5~6 GHz的限幅低噪声放大器。限幅器采用PIN二极管进行设计,低噪声放大器采用并联负反馈、源级电感负反馈以及电流复用结构,减小功耗的同时改善了增益平坦度和稳定性。测试结果表明,在工作频带内,限幅低噪声放大器的增益为27±0.2 dB,噪声系数为1.1~1.3 dB,总功耗为240 mW,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30%占空比),芯片尺寸为3.3 mm×1.3 mm。     

级联宽带开关和放大器的设计与实验

本文叙述了三毫米微波辐射计接收机前端的级联宽带开关和放大器的设计过程与实验结果。该级联器件的噪声系数为:NF≤3dB;增益G为72dB;带宽范围为100-1000MHz。并介绍了该级联器件的应用情况。     

宽带小型化限幅放大器设计

基于共集共基电路的宽带小型化限幅放大器设计,利用三极管发射结特有的IV特性,将输入三极管工作在共集组态,并在后级级联共基组态三极管,实现输入信号非饱和削波,达到限幅目的。由于共集与共基放大电路都具有宽带特性,故其级联后电路特性也具有宽带特性。本文利用该结构设计了一款宽带限幅放大器,工作带宽覆盖10~200 MHz,增益大于25 dB,限幅输出功率2 dBm,输入输出回波损耗均大于20 dB。利用薄膜电路工艺设计实现小型化限幅放大器设计,电路尺寸为7.15 mm×8.1 mm,与印制板(PCB)电路相比,尺寸明显较小。该电路结构精简,性能优越,适合分离元件电路设计。     

单片集成CMOS光接收前端电路设计

文中采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了适用于芯片间光互连的的接收机前端放大电路,将跨阻放大器(TIA)和限幅放大器(LA)集成于同一块芯片中.跨阻放大器采用调制型共源共栅(RGC)结构来提高其带宽,限幅放大器采用二阶有源反馈结构和有源电感负载来获得高的增益带宽积.整个接收机前端放大电路具有85dB中频增益,-3dB带宽为4.36GHz.芯片的面积为1mm×0.7mm,在1.8V电源电压下功耗为144mW.     

10 Gb/s 带有直流漂移校正的dB线性、无电感宽带可变增益放大器

本文介绍了一款带有直流漂移校正的dB线性、无电感宽带可变增益放大器。该可变增益放大器包含一个可变增益模块,一个带有共模电压调整的直流漂移校正模块,以及一个带宽拓展模块。为了放大器带宽同时节约芯片面积,本设计中带宽拓展模块采用了一种无电感设计的有源反馈技术,通过该模块在高频增益过冲来补偿可变增益模块和直流漂移校正模块在高频处的增益下降,从而达到拓展带宽、提高增益的效果。该可变增益放大器采用0.13mm SiGe BiCMOS工艺。测试结果表明,该款放大器3 dB带宽达到7.5 GHz,可变增益范围为40 dB (-10 dB-30 dB)。在10 Gb/s伪随机测试码输入的情况下,测试输出信号峰峰抖动小于30 ps_pp,功耗为50 mW。由于无电感设计,该芯片的面积仅为0.53*0.27 mm₂。     

2～18 GHz GaAs超宽带低噪声放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计并制备了一款2～18 GHz的超宽带低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。该款放大器具有两级共源共栅级联结构，通过负反馈实现了超宽带内的增益平坦设计。在共栅晶体管的栅极增加接地电容，提高了放大器的高频输出阻抗，进而拓宽了带宽，提高了高频增益，并降低了噪声。在片测试结果表明，在5 V单电源电压下，在2～18 GHz内该低噪声放大器小信号增益约为26.5 dB,增益平坦度小于±1 dB,1 dB压缩点输出功率大于13.5 dBm,噪声系数小于1.5 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,工作电流为100 mA,芯片面积为2 mm×1 mm。该超宽带低噪声放大器可应用于雷达接收机系统中，有利于接收机带宽、噪声系数和体积等的优化。     

0．18um CMOS可编程增益放大器

介绍了一种基于0．18umCMOS工艺，应用于5GHz无线局域网（WLAN）的可编程增益放大器（PGA）。该PGA采用分级可选放大器的系统结构，核心电路由交叉耦合的共源共栅放大器和电流反馈放大器组成。为消除工艺角偏差对增益精度的影响，设计中加入了增益微调的机制。后仿真结果表明：POA电压增益可在0dB到41dB之间以1dB步长变化，双端输出的电压摆幅为1Vpp，并具有大于10MHz的-3dB带宽和小于21．1mW的静态功耗。     

65nm工艺下20Gb/s无电感限幅放大器设计与分析

本文设计了一款能工作在20Gb/s速率下的无电感限幅放大器。限幅放大器包括三各部分：带直流失调消除的输入匹配级,增益级和输出驱动级。本设计采用交叉负反馈技术,使得放大器在获得高带宽的同时拥有较为平坦的频率响应。直流失调消除环路中增加了误差放大器来保证直流失调消除效果。放大器在65纳米工艺下成功流片,芯片面积为0.45 × 0.25平方毫米（不包括PAD）,测试结果显示放大器的差分增益为37dB,带宽为16.5GHz,在高达26.5GHz的频率内Sdd11和Sdd22分别小于-16dB和-9dB。除了驱动级,整个放大器在1.2V的电源电压下消耗50mA的电流。     

应用于60GHz无线收发机内的带宽大于3GHz的无电感CMOS可编译增益放大器

这篇文章呈现了一个应用于60GHz无线收发机内的带宽大于3GHz的无电感CMOS可编译增益放大器,使用了改进的带负电容抵消技术Cherry-hooper放大器作为增益单元,采用了新颖的电路技术来实现增益调节,该技术在宽带PGA的设计中具有普适性,并且可以大大简化宽带PGA的设计。PGA通过两级增益单元和一级输出BUFFER的级联获得了最大增益30dB和远宽于3GHz的带宽。该PGA集成进整个60GHz无线收发机里面并且用TSMC65nm的CMOS工艺获得实现。整个接收机前端的测试结果表明接收机前端获得了18dB的可变增益范围和>3GHz的带宽,这证明提出的PGA本身获得了18dB的可变增益范围并且带宽是远大于3GHz的。该PGA电源电压为1.2V,功耗为10.7mW,核心版图面积仅仅为0.025mm^2。     

2.5Gb/s CMOS光接收机限幅放大器

采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了光接收机限幅放大器.该放大器采用全差分结构,利用退化电容技术增加高频时放大器的等效跨导,并在Cherry-Hooper结构里引入有源电感反馈代替传统的电阻反馈来扩展带宽.Hspice仿真结果表明限幅放大器具有46dB的中频增益、3.2GHz带宽,当输入电压信号从3.6mVPP到1.7VPP变化时,50Ω负载线上的输出电压限幅在340mVPP,输出眼图稳定清晰.核心电路功耗20.431mW.     

5～20GHz具有正斜率增益的超宽带放大器

在宽带相控阵系统中,随着频率的增加,开关、移相器、衰减器等无源元件的插入损耗随着频率增加而增大,即具有负斜率增益。无源元件的负斜率增益特性使得宽带相控阵系统的增益不平坦。针对这个问题,提出了一款5～20 GHz具有正斜率增益的超宽带放大器,用于补偿无源元件在宽频带内的负斜率增益,以取得相控阵系统整体增益平坦的效果。该超宽带放大器采用三级分布式放大器结构,并采用共发射极共集电极级联结构以取得更高的增益。同时,使用基于发射极的并联RC网络的反馈技术,实现了增益的正斜率。该放大器采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计并流片。测试结果表明,在5、15和20 GHz时放大器增益分别为9.8、16.0和18.1 dB。在5～20 GHz频率范围内,该放大器具有8.3 dB的增益补偿能力,带内噪声系数最小值为3.7 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,1 dB压缩点输出功率大于8.5 dBm,芯片面积为0.70 mm×0.94 mm。     

用于S波段光纤拉曼放大器增益平坦的长周期光纤光栅设计

根据实际所测得的S波段光纤拉曼放大器的信号增益谱,通过对长周期光纤光栅具体参数的选定,由两个长周期光纤光栅级联滤波的组合,可以使增益图谱在50nm(1485～1535nm)带宽内,增益平坦度达到士0．6dB以内．由三个长周期光纤光栅级联滤波组合,可以使增益图谱在49nm(1490～1539nm)带宽内,增益平坦度达到0．5dB,55nm(1485～1540nm)带宽内,增益平坦度达到1dB．这对扩大长周期光纤光栅增益平坦滤波器的运用范围,扩大单泵浦S波段光纤拉曼放大器的有效增益带宽有着积极的意义．