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用于PON的低成本CMOS BM-TIA设计
1
作者
赵婉青
夏翼飞
+5 位作者
李佳
徐颂秦
马帅哲
杨睿煊
耿莉
李丹
《光通信研究》
北大核心
2025年第1期52-58,共7页
【目的】在高速率无源光网络(PON)需求的快速增长下,低成本低噪声突发模式跨阻放大器(BM-TIA)成为其关键的制约因素。文章基于低成本40 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种适用于10吉比特对称无源光网络(XGS-PON)的快速建立...
【目的】在高速率无源光网络(PON)需求的快速增长下,低成本低噪声突发模式跨阻放大器(BM-TIA)成为其关键的制约因素。文章基于低成本40 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种适用于10吉比特对称无源光网络(XGS-PON)的快速建立低噪声BM-TIA,其可兼容12.5、10.0和2.5 Gbit/s 3种信号速率。【方法】为突破CMOS工艺的带宽和噪声瓶颈,TIA通过多级放大、输入电感均衡网络及提高电源电压的方法实现了要求的低噪声。采用前向放大器与反馈电阻共同调节的增益调节方式,实现了3档位的增益变化和速率变化。针对突发模式信号采用快速直流(DC)消除环路(AOC)来精准消除雪崩击穿二极管(APD)输入的DC电流,运用电荷分享技术加速失调消除环路的建立,并通过转换AOC环路时间常数的方法来抑制基线漂移。【结果】芯片采用40 nm CMOS工艺设计制造,裸片尺寸为945μm×945μm。芯片搭配商用10 Gbit/s APD进行同轴罐(TO-CAN)封装测试。测试结果表明,在12.5、10.0以及2.5 Gbit/s速率下,芯片的灵敏度分别为-29.7,-33.0和-37.6 dBm。在不同速率下,饱和输入光电流均可达2.5 mA,实现了24.7、28.2和32.8 dB的大输入动态范围。芯片的静态功耗为82.5 mW,在整个输入光功率范围内,突发模式下AOC的建立时间均小于23 ns。【结论】将文章所提芯片应用于XGS-PON,不但为基于CMOS工艺的低成本低噪声BM-TIA设计提供了借鉴,也对更高速率PON场景下的芯片设计具有指导意义。
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关键词
互补金属氧化物半导体工艺
10吉比特对称无源光网络
突发模式跨阻放大器
多速率兼容
快速建立
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职称材料
题名
用于PON的低成本CMOS BM-TIA设计
1
作者
赵婉青
夏翼飞
李佳
徐颂秦
马帅哲
杨睿煊
耿莉
李丹
机构
西安交通大学电子与信息工程学部微电子学院
出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第1期52-58,共7页
基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFB2803301)
国家自然科学基金面上资助项目(62074126)。
文摘
【目的】在高速率无源光网络(PON)需求的快速增长下,低成本低噪声突发模式跨阻放大器(BM-TIA)成为其关键的制约因素。文章基于低成本40 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种适用于10吉比特对称无源光网络(XGS-PON)的快速建立低噪声BM-TIA,其可兼容12.5、10.0和2.5 Gbit/s 3种信号速率。【方法】为突破CMOS工艺的带宽和噪声瓶颈,TIA通过多级放大、输入电感均衡网络及提高电源电压的方法实现了要求的低噪声。采用前向放大器与反馈电阻共同调节的增益调节方式,实现了3档位的增益变化和速率变化。针对突发模式信号采用快速直流(DC)消除环路(AOC)来精准消除雪崩击穿二极管(APD)输入的DC电流,运用电荷分享技术加速失调消除环路的建立,并通过转换AOC环路时间常数的方法来抑制基线漂移。【结果】芯片采用40 nm CMOS工艺设计制造,裸片尺寸为945μm×945μm。芯片搭配商用10 Gbit/s APD进行同轴罐(TO-CAN)封装测试。测试结果表明,在12.5、10.0以及2.5 Gbit/s速率下,芯片的灵敏度分别为-29.7,-33.0和-37.6 dBm。在不同速率下,饱和输入光电流均可达2.5 mA,实现了24.7、28.2和32.8 dB的大输入动态范围。芯片的静态功耗为82.5 mW,在整个输入光功率范围内,突发模式下AOC的建立时间均小于23 ns。【结论】将文章所提芯片应用于XGS-PON,不但为基于CMOS工艺的低成本低噪声BM-TIA设计提供了借鉴,也对更高速率PON场景下的芯片设计具有指导意义。
关键词
互补金属氧化物半导体工艺
10吉比特对称无源光网络
突发模式跨阻放大器
多速率兼容
快速建立
Keywords
CMOS technology
XGS-PON
BM-TIA
multi-rate compatible
fast setup
分类号
TN722 [电子电信—电路与系统]
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作者
出处
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1
用于PON的低成本CMOS BM-TIA设计
赵婉青
夏翼飞
李佳
徐颂秦
马帅哲
杨睿煊
耿莉
李丹
《光通信研究》
北大核心
2025
0
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职称材料
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