为了进一步提高光模块光学耦合效率和出光光功率， 设计和优化了400G光收发模块，使用带有透镜的无源器件作为光学耦合的重要部件，以提高耦合效率；采用输入/输出缓冲区信息规范(IBIS)模型对光模块的高频电路进行分析与优化；最后，对光模块进行了光学设计、链路仿真和测试。测试结果表明：设计的光收发模块眼图较为清晰，光眼图抖动为2.3 ps左右，各个通道具有较好的一致性，202 s内无误码；信号传输100 m后，未出现丢包情况，系统性能比较稳定。
光模块 多路并行收发驱动电路 短距离传输 印制电路板埋铜技术 optical module, multiplex parallel transceiver dri
1 联合微电子中心有限责任公司， 重庆 401332
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
3 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺，设计了一种线性驱动电路。该电路具有高速和大摆幅的优势，能线性驱动行波马赫-曾德尔调制器(TW-MZM)，可满足光通信系统100 Gbit/s单通道的应用需求。驱动电路包括连续时间线性均衡(CTLE)电路、可变增益放大(VGA)电路和基于Cascode结构改进优化的输出级电路，实现了增益可调，且避免发生由较大输出摆幅导致的晶体管击穿。仿真结果表明，电路的-3 dB带宽为43 GHz，其增益在15~25 dB内可调。在56 Gbaud NRZ/PAM4的输入信号下，测得的眼图形状良好，差分输出摆幅峰-峰值达4 V，电路整体功耗为1.02 W，面积为0.33 mm2。
线性驱动电路 超高带宽 增益可调 大摆幅 linear driver ultra-high bandwidth adjustable gain large swing
1 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
2 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
3 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
4 重庆西南集成电路设计有限责任公司, 重庆 401332
采用0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种分段式马赫-曾德尔调制器(MZM)高速驱动电路。驱动电路输入级中,采用容性负反馈来提高带宽,采用共模反馈来稳定共模输出电平,并通过共模反馈实现了可变增益。输出级中,采用负密勒电容、T-coil和电感峰化技术来提高带宽。输出级之间的延迟时间由微带线产生,提出了一种微带线的设计方法。仿真结果表明,驱动电路的最高工作速率可达50 Gbit/s,输出VPP可达3 V,相邻输出级之间的延迟时间为4.9 ps。该驱动电路能较好地适用于分段式MZM。
分段式MZM 驱动电路 微带线 延迟时间 模拟集成电路 segmented MZM driver microstrip transmission line propagation delay analog IC
1 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院 硅器件技术重点实验室, 北京 100029
3 中国科学院大学, 北京 100049
对高速ADC的测量技术进行了分析研究, 提出了基于高速ADC AD9433的测量方案。系统阐述了两类模拟输入驱动电路原理, 详细介绍了两种模拟驱动电路和时钟电路抖动的分析方法。将上述理论分析应用于AD9433测量方案, 测量结果证明了上述理论分析的正确性。
高速ADC 测量 模拟驱动电路 时钟抖动 high speed ADC measurement analog input driving circuit clock jitter
1 中国科学院半导体研究所，北京 100083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
为实现纳秒级的输出光脉宽，使用GaN HEMT作为激光器放电回路的开关管。由于GaN HMET的栅极总电荷小，提出使用小尺寸的GaN HEMT建立驱动电路的输入级，响应控制信号，控制放电回路开关管。搭建电路驱动860 nm激光器，并进行测试。放电回路电源电压为12 V，测试结果显示，最大输出光脉宽8.8 ns对应大于8 W的峰值功率，输出最小光脉宽为4 ns。为实现更大的脉宽可调范围，设计另一款电路并测试。该电路实现输出光脉宽大于8.4 ns可调，在电源电压20 V、输入信号脉宽100 ns的条件下，输出光峰值功率可达46 W。电路尺寸分别为10 mm×6 mm和13 mm×11 mm，为实现进一步小型化，对设计的电路提出了集成方法。提出的电路结构简单、容易实现集成且成本低，为窄脉冲激光器驱动电路的设计提供了新的思路。
半导体激光器 驱动电路 GaN HEMT 窄脉冲 小型化 semiconductor laser driver circuit GaN HEMT narrow pulse miniaturization 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220036
1 苏州科技大学 物理科学与技术学院 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 中国航天科技集团公司 上海卫星工程研究所，上海 201109
3 北京联合大学 数理部，北京 100101
为了实现多路无源液晶光学器件的驱动，设计开发了低成本、低复杂度及幅频可调的多路驱动电路。首先，为了便于控制液晶器件，在PC机和驱动板之间采用USB数据传输方式进行控制信号的传输。其次，驱动板卡采用母板加多子板模式，每个子板可输出32路驱动信号，其可依据实际需求灵活选取子板数目，从而降低成本。母板与子板均采用STM32作为主控芯片，子板通过SPI接口与母板进行数据传输。每个子板通过2个SPI接口将数据分组分发给DAC芯片，每个DAC芯片可控制16路数模转换，最终实现192路模拟信号的输出。最后，进行制板和测试。结果显示，输出模拟电压与灰度值符合线性比例关系，其绝对误差在0.010 V左右，符合10 bit、1 024级电压灰度值调制精度。该驱动板卡可以实现多路驱动信号的输出，满足多路无源液晶光学器件驱动控制的需求。
无源液晶调光器件 驱动电路 低成本 精度 passive liquid crystal optical device drive circuit low-cost accuracy 强激光与粒子束
2022, 34(9): 095011
1 中国科学院半导体研究所固态光电信息技术重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学微电子学院，北京 100049
激光探测系统连接的功能模块能否正常工作，由探测系统对探测目标的识别能力决定。针对实验室条件下高速交会的目标回波信号的模拟，提出了脉宽-强度调制方式。该方式通过控制输入脉冲信号的脉宽改变输出光脉冲的峰值，可用于模拟回波信号的脉冲峰值变化。设计了电路实现形式，采用该电路驱动860 nm半导体激光器并进行测试。测试结果表明，脉宽为8~16 ns的输入脉冲信号对应峰值功率为3.7~8.3 W的输出光脉冲信号。将脉宽-强度调制模块作为基本的物理实现单元，提出了回波信号的高阶模拟方案，模拟目标回波信号更多的信息。该调制方式原理简单、电路实现容易且成本低，为激光探测系统的目标识别功能的设计与检验提供新的方向。
激光器 半导体激光器 激光探测 回波模拟 信号调制 驱动电路 光学学报
2022, 42(14): 1414001
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏 无锡 214122
在非易失性存算芯片(CIM)中, 大规模阵列的栅极等效电容以及远距离传输导线的等效电容严重限制了字线驱动电路(WLDC)的切换速度。非易失性存算器件工作所需的多电压域的压差已远超字线驱动电路中单管耐压范围。文章提出了一种面向存算的高速字线驱动电路, 结合阵列的工作原理, 采取多级预处理电压控制方法, 将多电压域多种高压进行可选择的分级传输, 大幅降低了传播延时。采用箝位分压结构, 降低字线驱动电路中单器件端口压降, 解决了字线驱动电路的耐压与高压切换问题。仿真结果表明, 该电路可将频率为100 MHz的1.2 V低压域输入信号转化为高压域输出电压, 单条高速字线驱动电路的输出电压范围可达-10 V至10 V, 本征延时为1.4 ns; 负载为5 pF时, 传输延时为8.9 ns。
存算 字线驱动电路 高压 高速 CIM word line drive circuit high voltage high speed
激光雷达被广泛应用在无人驾驶、测量测绘等领域，为降低功耗、成本和体积，脉冲式半导体激光器成为激光驱动电路的首选。在此背景下，以电感为储能元件对一种窄脉宽大电流半导体激光驱动电路进行了优化设计。在详细介绍驱动电路的工作原理的基础上，重点研究了储能电感值大小与电路功耗的影响关系。运用ORCAD PSPICE仿真软件建立了驱动电路仿真模型，总结出影响脉冲电流的脉宽、峰值和波形振荡的主要因素。测试表明，在电路重复频率为10 kHz的条件下，储能电感功率损耗为59 mW，驱动电路的脉宽为3.8 ns，上升沿为3.5 ns，下降沿为3.7 ns，峰值电流为132 A，激光器输出峰值光功率约为326 W。
激光光学 窄脉宽 大电流 半导体激光器 驱动电路 储能电感 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0114008
