1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
3 国防科技大学 计算机学院, 长沙 410073
采用 65 nm CMOS工艺, 设计了一种低相噪级联双锁相环毫米波频率综合器。该频率综合器采用两级锁相环级联的结构, 减轻了单级毫米波频率综合器带内和带外相位噪声受带宽的影响。时间数字转换器采用游标卡尺型结构, 改善了PVT变化下时间数字转换器的量化线性度。数字环路滤波器采用自动环路增益控制技术来自适应调节环路带宽, 以提高频率综合器的性能。振荡器采用噪声循环技术, 减小了注入到谐振腔的噪声, 进而改善了振荡器的相位噪声。后仿真结果表明, 在12 V电源电压下, 该频率综合器可输出的频率范围为22~26 GHz, 在输出频率为24 GHz时, 相位噪声为-1048 dBc/Hz @1 MHz, 功耗为468 mW。
全数字锁相环 噪声循环振荡器 亚采样锁相环 级联锁相环 相位噪声 all-digital phase-locked loop noise circulating oscillator sub-sampling phase-locked loop cascaded phase-locked loop phase noise
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
基于65 nm CMOS工艺设计了一种25~28 Gbit/s具有自适应均衡和时钟数据恢复功能的光接收机电路。光接收前端采用低带宽设计, 以优化接收机的灵敏度;采用判决反馈均衡器, 以恢复低带宽前端引入的码间干扰。为了适应不同速率和工艺角引入的码间干扰, 结合SS-LMS自适应算法, 实现信号的自适应均衡。无参考时钟数据恢复电路采用鉴频环路拓宽频率捕获范围, 同时将半速率鉴相器嵌入均衡器中, 以降低功耗和成本。后仿真结果表明, 在100 fF光电二极管的寄生电容条件下, 接收前端最大增益达到66 dBΩ, 25%带宽处的等效输入噪声电流为153 pA·Hz-1/2, 光接收机灵敏度为-145 dBm。当电源电压为12 V时, 光接收机的整体功耗为1811 mW。
光接收机前端 判决反馈均衡器 时钟数据恢复电路 无参考时钟 嵌入式鉴相器 optical receiver front end decision feedback equalizer clock data recovery circuit reference-less clock embedded phase detector
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
基于018 μm CMOS工艺设计了一种用于WBAN 402~405 MHz频段具有低功耗全数字锁频和灵敏度校准功能的超再生收发机。采用具有噪声抵消技术的巴伦低噪声放大器, 以减少无源匹配器件数量和适应低压工作; 超再生数控振荡器采用数字控制电容阵列实现频率调谐, 以消除猝灭操作期间振荡器的频率漂移; 采用全数字锁频环替代频率综合器, 以降低传感器节点的功耗; 灵敏度校准环路与自动幅度控制环路共享组件, 以减小校准误差, 并能够在不中断接收状态的情况下动态校准接收机灵敏度。仿真结果表明, 在1 V电源电压下, 接收机灵敏度为-90 dBm, 功耗为189 mW, 其中全数字锁频环功耗为78 μW; 发射机功耗为196 mW, 效率为28%。
超再生接收机 全数字锁频环 巴伦低噪声放大器 数控振荡器 灵敏度校准 SRR ADFLL Balun-LNA DCO sensitivity calibration
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京 210023
采用65 nm CMOS工艺,设计了一种宽带低相噪低杂散的Σ-Δ小数分频频率综合器。该频率综合器采用3个压控振荡器以及可编程分频链路实现宽带输出,每个压控振荡器采用自适应衬底偏置技术以减小PVT变化的影响。可编程分频器采用重定时单元同步输出,降低了分频器的相位噪声。自动频率校准模块采用一个可对压控振荡器直接计数的结构,缩短了频率锁定时间。Σ-Δ调制器中采用了陷波滤波结构,降低了高频量化噪声。后仿真结果表明,1.2 V电源电压下,该频率综合器可输出正交信号的频率范围为0.2~6 GHz,输出频率为3.762 5 GHz时,相位噪声为-113.59 dBc/Hz @1 MHz,参考杂散为-59.3 dBc,功耗为91 mW。
频率综合器 Σ-Δ调制器 自动频率校准 压控振荡器 frequency synthesizer Σ-Δ modulator automatic frequency calibration voltage controlled oscillator
南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
采用高压0.6 μm CMOS工艺,设计了一种可以同时对压电、光电进行高效收集的多源能量收集电源管理芯片。该收集芯片由光电接口电路、压电接口电路和DC-DC电路等单元构成。光电接口电路中采用全局最大功率追踪电路,减少了阴影对太阳能板收集光能的影响,提高了最大功率追踪效率。DC-DC电路中,采用导通时间可调、频率可调的控制模式,在更宽的输入功率范围内实现更高效率的同时保持输出端较小的电压纹波。仿真结果表明,该收集芯片的整体平均动态电流为7.6 μA,能量转换效率最高为91.2%。版图尺寸为9 623 μm×3 655 μm。
电源管理 能量收集 自适应导通时间 最大功率追踪 异步时钟信号控制 power management energy harvesting adaptive on-time maximum power tracking asynchronous clock signal control
南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院, 南京 210023
基于65 nm CMOS工艺设计了一种56 Gbit/s PAM4 光接收机前端放大电路。前级为差分形式的跨阻放大器, 采用共栅前馈型结构降低输入阻抗, 并在输入端串联电感, 有效提高了跨阻放大器的带宽和灵敏度。后级放大器采用具有线性增益控制的多级级联可变增益放大器, 实现对输出摆幅的自动控制。输出缓冲器采用源极退化技术来拓展带宽。后仿真结果表明, 在100 fF光电二极管的寄生电容条件下, 所设计的光接收机前端电路的-3 dB带宽为24.4 GHz, 最大增益达到66 dBΩ, 等效输入噪声电流为17.0 pA·Hz-1/2。在输入电流变化及不同工艺角下, 输出眼图抖动较小且张开度良好。当电源电压为1.2 V时, 不同工艺角下的平均功耗为42.5 mW。
光接收机前端 跨阻放大器 自动增益控制 可变增益放大器 PAM4 PAM4 optical receiver front-end TIA AGC VGA
南京邮电大学 电子与光学工程学院、 微电子学院， 南京 210003
采用标准018 μm CMOS工艺，设计了一种可以同时高效收集压电、光电、热电、射频能量的多源能量收集芯片。该收集芯片由多种能源接口电路、可重构电荷泵和自适应控制电路等单元构成。可重构电荷泵中，通过调节电压转换倍率和开关工作频率来降低电荷再分配损耗，提高了转换效率，扩大了输入电压范围。自适应控制电路中，采用固定导通时间法控制系统的输出电压，所产生的峰值电压被复用，并用来控制电荷泵的工作状态，降低了电路的复杂度和功耗。仿真结果表明，该收集芯片的整体动态功耗为33 μW，能量转换效率最高为603%。版图尺寸为1 672 μm×1 990 μm。
能量收集 多能源 自适应 电荷泵 最大功率追踪 energy harvesting multi-sources adaptive charge pump MPPT
南京邮电大学 电子与光学工程学院、 微电子学院, 南京 210023
基于65 nm CMOS工艺, 设计了一种25 Gbit/s带有一个无限冲激响应抽头的自适应判决反馈均衡器。该均衡器中关键路径采用堆叠式选择器和锁存器组成的半速率预测式结构, 以减小环路反馈延时。自适应模块采用改进的最小均方算法, 以改善抽头系数的收敛性。输出缓冲采用改进的fT倍增结构, 以提升带宽并具有预加重功能。仿真结果表明, 当信号速率为25 Gbit/s时, 该均衡器能够自适应地实现最高20 dB衰减量的补偿, 输出抖动小于10 ps。1.2 V电源供电时, 整体电路在不同工艺角下的平均功耗约为120.5 mW。
自适应 判决反馈均衡器 无限冲激响应抽头 最小均方算法 预加重 adaptive DFE IIR tap LMS algorithm pre-emphasis
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心,山西大学,山西 太原030006
3 极端光学协同创新中心,山西大学,山西 太原030006:
飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)可以产生非经典光学频率梳,在时域多模量子光场基础上,引入光场的空间自由度,可以获得具有时空多模特性的新型压缩态光场。这种多模压缩态可以同时实现波分复用和空分复用,是扩充量子信道容量、实现量子计算的重要工具。由于SPOPO中凹面镜的入射(出射)光线与法线通常具有一定的折叠角,其引入的像散导致某些同阶数高阶模式(例如厄米高斯01和10模)在腔内产生的Gouy相位不同,无法在腔内共振,从而限制了空间多横模压缩态的产生。本文在理论上计算了SPOPO中子午面和弧矢面产生的光束腰斑大小、位置及Gouy相位差,提出了一种补偿像散的方案,实验上实现了SPOPO内的厄米高斯01与10模的同时共振。
像散 同步泵浦光学参量振荡器 多模量子态 Astigmatism Synchronously pumped optical parametric oscillator Multimode quantum state
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Nonclassical optical frequency combs play essential roles in quantum computation in the continuous variable regime. In this work, we generate multimode nonclassical frequency comb states using a degenerate type-I synchronously pumped optical parametric oscillator and directly observe the squeezing of the leading five temporal modes of femtosecond pulsed light. The overlapping spectra of these modes mean that the temporal modes are suitable for use in real-world quantum information applications.
270.6570 Squeezed states 190.7110 Ultrafast nonlinear optics Chinese Optics Letters
2017, 15(9): 092703
