【目的】针对400 Gbit/s双偏振（DP）-16正交幅度调制（QAM）相干光接收机应用的核心线性跨阻放大器（TIA）实现问题。
【方法】文章基于先进锗硅异质结双极型互补氧化物半导体（SiGe BiCMOS HBT）工艺实现了一种64 GBaud双通道差分线性TIA。芯片核心由两路完全相同的信号放大通道组成，以输入放大相干接收的I和Q分量。信号放大通道电路采用全差分电压并联负反馈结构作为核心TIA，采用两级差分可变增益放大器（VGA）级联结构实现进一步信号放大，单端输出阻抗50 Ω的电流模逻辑（CML）缓冲器作为输出级。在输入两端，分别引入了独立的直流恢复（DCR）环路以消除输入信号直流分量及差分输出直流失调，并引入了全差分直流失调消除（DCOC）以消除工艺失配产生的输出直流失调，提高电路线性度。为了提高输入动态线性范围，引入了自动增益控制（AGC）电路以自动根据输入信号强度调节TIA跨阻及VGA增益，避免信号饱和失真；为了优化输出阻抗匹配，减小静电放电（ESD）二极管寄生电容影响，输出级采用了三端口桥式－T网络（T-Coil）电感峰化负载结构，以改善输出回损，提高带宽。芯片采用先进SiGe BiCMOS HBT工艺设计制造，裸片尺寸为1.6 mm×1.8 mm，通道间距为625 μm。芯片搭配结电容Cpd=50 fF的光电二极管（PD）及相干接收光路元器件封装成集成相干接收机（ICR）组件进行测试。
【结果】封测结果表明，该芯片小信号跨阻增益为差分5 kΩ，3 dB带宽为32 GHz，总谐波（THD）小于2%，饱和输入功率达到3 dBm，整个芯片由3.3 V单电源供电，静态功耗仅为250 mW。
【结论】芯片可用于64 GBaud的相干接收应用，配合DP-16QAM调制，可实现单波400 Gbit/s传输应用。
64 GBaud 差分线性跨阻放大器 可变增益放大器 三端口桥式－T网络 锗硅异质结双极型互补氧化物半导体 64 GBaud differential linear TIA VGA T-Coil SiGe BiCMOS HBT
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
桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室， 广西 桂林 541004
传统VGA线性度较低，不适用于生物医学应用。文章分析了基于可编程跨导器的传统结构，得出环路增益和失真的关系，并基于此采用增益提升技术提高环路增益，设计了一种新型的基于可编程跨导器的VGA，提高了VGA的线性度。仿真结果表明，在12 V电源电压下，电路消耗电流为10 μA，在0~30 mV的输入信号幅度范围内，VGA的总谐波失真不高于05%，IM3减小14 dB，IIP3为1857 dBm，在01 Hz~100 kHz范围内，等效输入噪声为616 nV。
生物医学应用 高线性度 可变增益放大器 增益提升技术 biomedical application high linearity variable gain amplifier gain boost
武汉大学 物理科学与技术学院, 武汉 430072
介绍了一种基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的, 可应用于高速通信的25Gb/s可变增益放大器(VGA)。该放大器由核心电路、输出缓冲器和偏置电路组成, 核心电路采用改进型Gilbert结构, 增大了电路的增益动态范围; 同时采用电感峰化技术克服大寄生电容来实现宽带特性。后仿真结果表明, 该可变增益放大器的最大增益为20.15dB, -3dB带宽(BW)为26.8GHz, 可支持高达25Gb/s的数据速率, 在3.3V电源电压下的功耗为26.4mW, 芯片大小为1120μm×1167μm。
可变增益放大器 改进型Gilbert结构 电感峰化 高速通信 VGA BiCMOS BiCMOS improved Gilbert structure inductance peaking high-speed communication
1 中国科学院大学 微电子学院, 北京 1001408
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 空军工程大学, 西安 710086
激光器驱动电路是光通信系统中发射端的重要部件, 为了适应高速电/光转换的需求, 基于28 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺, 设计了一种外调制激光器(EML)驱动电路, 整个驱动电路采用了5级级联的架构, 分别包括可变增益放大器(VGA)、两级连续时间线性均衡器(CTLE)、预放大器和输出级, 驱动电路内部采用了新型的互补放大和共源共栅结构, 驱动电路的输入为50 Gb/s的4阶脉冲振幅调制(PAM4)信号。仿真结果表明: 该驱动电路小信号带宽为27 GHz; 在12.5 GHz、0.16~0.312 VPP正弦输入下的输出摆幅为1 VPP时, 总谐波失真(THD)大小为2.21%, 电压增益范围为13.98~20.24 dB, 总功耗为340 mW。
外调制激光器驱动 4阶脉冲振幅调制 可变增益放大器 互补放大 共源共栅 externally modulated laser driver fourth order pulse amplitude modulation variable gain amplifier complementary amplification cascode
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了降低激光制导**系统成本并保证打击精度，设计了全捷联激光制导寻的器，并对影响打击精度的关键技术指标测角精度进行了研究。首先对影响测角精度的主要因素增益控制进行了分析，通过对四通道可变增益放大器进行增益标定和最小二乘拟合得到增益控制曲线，接着讨论了离散量控制下增益补偿的方法及误差，仿真计算得到不同配置模式下增益补偿前和补偿后的光斑重心计算误差。对全捷联激光制导寻的器进行激光照射测角试验，结果表明，增益补偿后能够消除系统误差约5.6 mrad，在中心线性视场范围内，测角精度达到2 mrad。该系统满足某机载轻型空地导弹对激光制导寻的器测角精度的要求，为精确末制导提供保障。
激光制导 四象限探测器 可变增益放大器 测角精度 laser guidance four-quadrant detector variable gain amplifier angle measurement accuracy
四川九洲电器集团有限责任公司 微波技术研究部，四川 绵阳 621000
基于自适应控制技术，在宽带捷变频频率合成器的设计方案中同时引入自动调节滤波电路和带温度预校准功能的自动电平控制电路，有效降低了输出信号杂散，提高了输出信号的功率平坦度, 相比传统的利用分段滤波方式实现的宽带频率源，减小了模块体积。文中不仅详细介绍了这2 个电路的实现过程，还从易于工程实现的角度出发，着重介绍了一些能有效降低调试工作量的方法。设计所得的频率合成器输出频率1 000 MHz~1 900 MHz，步进2 MHz，在–45 ℃~+85 ℃的温度范围内，实现了杂散抑制优于–70 dBc，输出功率10 dBm±0.3 dBm 的技术指标。
自适应控制 可调滤波器 可变增益放大器 杂散抑制 adaptive control tunable filter Variable Gain Amplifier(VGA) spurious suppression 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 473
文章介绍了中间级接入(MSA)的概念和带有MSA功能的增益可调掺铒光纤放大器(EDFA)的原理及性能,详细分析了增益可调EDFA在密集波分复用(DWDM)系统中的应用场合以及多种性能表现,与传统固定增益EDFA相比，增益可调EDFA所具有的优点,并预测了带MSA功能的增益可调EDFA的应用前景。
掺铒光纤放大器 中间级接入 可变增益放大器 密集波分复用 光信噪比 色散补偿光纤 色散补偿模块 EDFA MSA Variable Gain Amplifiers(VGA) DWDM OSNR DCF DCM
