[发明专利]工艺与温度不敏感的线性电路

说明书

一种电路，包括：前端部分，该前端部分被配置为接收输入电流信号；可编程增益放大器部分，该可编程增益放大器部分耦合到该前端部分并且包括串联连接的多个反相器，在该多个反相器之间没有布置电阻；以及输出缓冲器部分，该输出缓冲器部分耦合到该可编程增益放大器部分并且被配置为输出电压信号。

技术领域

本公开涉及工艺和温度不敏感的线性电路，其电路拓扑和设计技术可被应用于跨阻放大器和其他应用。

背景技术

在数据中心基础设施中，光链路正取代的电气互连。与电气链路相比，光链路支持更高的数据速率。此外，光链路消耗传统电气链路的一小部分功率。最新的进展是在单波长光上传输至少100Gbps。在这样的速率下，流行的二进制NRZ(不归零)信令方案的带宽太大，无法被电到光(electrical-to-optical)和光到电(optical-to-electrical)接口支持。先进的调制技术对于减少所需带宽是有用的。一种这样的技术是四电平脉冲幅度调制(PAM-4)。两个位被编码成四个电平中的一个。结果是，与NRZ信令相比，符号率(波特率)将是比特率的一半，并且带宽需求减少。然而，该方法的一个方面是，信号处理电路必须是线性的。这是低压互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺面临的挑战。精细的CMOS工艺提供非常高速的晶体管，但工作电压通常为1V或更低。为了保持清晰可分、等间距的四个电平，信号处理电路应表现出高线性度和低噪声。

跨阻放大器(TIA)是用于将光信号转换为电信号的元件。高带宽线性TIA通常在磷化铟(InP)或硅锗(SiGe)BiCMOS(Bi互补金属氧化物半导体)技术中实现，其中双极晶体管提供高速、低噪声并维持高电压。然而，单片收发器集成电路(IC)的信号处理和逻辑要求最好用CMOS技术来实现。在精细线CMOS工艺中设计的线性TIA，由于受限的电源电压，很可能面临信号压缩的主要技术挑战。

附图说明

图1是描绘根据示例性实施例的光收发器的框图，该光收发器包括线性跨导放大器。

图2是根据示例性实施例的跨阻放大器的高级框图。

图3A是根据示例性实施例的跨阻放大器的示意图。

图3B是根据示例性实施例的粗可编程增益级(coarse programmable gainstage)的示意图。

图3C是根据示例性实施例的精可编程增益级(fine programmable gain stage)的示意图。

图3D是根据示例实施例的输出缓冲器的示意图。

图4是描绘根据示例实施例的用于跨阻放大器的动态电压缩放电路的示意图。

图5A和图5B是示出根据示例性实施例的无动态电压缩放方案和有动态电压缩放方案的跨阻放大器的仿真结果的示图。

图6A至图6D是示出根据示例实施例的跨阻放大器的测量的小信号参数的示图。

图7A至图7C是示出根据示例实施例的跨阻放大器的测量的大信号参数的示图。

具体实施方式

概述

在一个实施例中，提供了用于线性跨导放大器的电路。该电路包括可前端部分和编程增益放大器部分，该前段部分被配置为接收输入电流信号，该可编程增益放大器部分耦合到该前端部分。该可编程增益放大器部分包括串联连接的多个反相器，在该多个反相器之间没有布置电阻。输出缓冲器部分耦合到可编程增益放大器部分并且被配置为输出电压信号。

示例性实施例