대한전자공학회논문지SD (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

광통신용 다채널 CMOS 차동 전치증폭기 어레이

Multichannel Transimpedance Amplifier Away in a $0.35\mu m$ CMOS Technology for Optical Communication Applications

  • 허태관 (울산대학교 전기전자정보통신공학부) ;
  • 조상복 (울산대학교 전기전자정보통신공학부) ;
  • 박성민 (이화여자대학교 정보통신과)
  • Heo Tae-Kwan (School of Electrical Eng., University of Ulsan) ;
  • Cho Sang-Bock (School of Electrical Eng., University of Ulsan) ;
  • Park Min Park (Dept. of Information Electronics Eng., Ewha Womans University)
  • 발행 : 2005.08.01
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초록

최근 낮은 기가비트급 광통신 집적회로의 구현에 sub-micron CMOS 공정이 적용되고 있다. 본 논문에서는 표준 0.35mm CMOS 공정을 이용하여 4채널 3.125Gb/s 차동 전치증폭기 어레이를 구현하였다. 설계한 각 채널의 전치증폭기는 차동구조로 regulated cascode (RGC) 설계 기법을 이용하였고, 액티브 인덕터를 이용한 인덕티브 피킹 기술을 이용하여 대역폭 확장을 하였다 Post-layout 시뮬레이션 결과, 각 채널 당 59.3dBW의 트랜스임피던스 이득, 0.5pF 기생 포토다이오드 캐패시턴스에 대해 2.450Hz의 -3dB 대역폭, 그리고 18.4pA/sqrt(Hz)의 평균 노이즈 전류 스펙트럼 밀도를 보였다. 전치증폭기 어레이의 공급전원은 단일전압 3.3V 이고, 전력소모는 92mw이다. 이는 4채널 RGC 전치증폭기 어레이가 저전력, 초고속 광인터컨넥트 분야에 적합함을 보여준다.

Recently, sub-micron CMOS technologies have taken the place of III-V materials in a number of areas in integrated circuit designs, in particular even for the applications of gjgabit optical communication applications due to its low cost, high integration level, low power dissipation, and short turn-around time characteristics. In this paper, a four-channel transimpedance amplifier (TIA) array is realized in a standard 0.35mm CMOS technology Each channel includes an optical PIN photodiode and a TIA incorporating the fully differential regulated cascode (RGC) input configuration to achieve effectively enhanced transconductance(gm) and also exploiting the inductive peaking technique to extend the bandwidth. Post-layout simulations show that each TIA demonstrates the mid-band transimpedance gain of 59.3dBW, the -3dB bandwidth of 2.45GHz for 0.5pF photodiode capacitance, and the average noise current spectral density of 18.4pA/sqrt(Hz). The TIA array dissipates 92mw p in total from a single 3.3V supply The four-channel RGC TIA array is suitable for low-power, high-speed optical interconnect applications.

키워드

참고문헌

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