引用本文：
李博恺，何进. 一种基于40 nm CMOS工艺的25 Gb/s 新型CTLE电路[J]. 光通信技术，2023，47（6）：32-37.
李博恺，何 进*
（武汉大学 物理科学与技术学院，武汉 430072）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了解决传统连续时间线性均衡器（CTLE）均衡能力较差的问题，提出了一种基于40 nm 互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的25 Gb/s新型CTLE电路，该电路采用并联电感峰化、负电容零点补偿和输出缓冲技术。介绍了并联电感峰化及无源器件对CTLE频率特性的影响，最后对新型CTLE电路进行了仿真。仿真结果表明：在数据传输速率为25 Gb/s时，该CTLE电路均衡后的-3 dB带宽从8.5 GHz拓展到21.3 GHz；输出信号眼图的差分电压峰峰值为410 mV，功耗为8.62 mW；整体电路版图面积为667μm×717μm，具备功耗低和面积小的特点。
关键词：高速光通信；连续时间线性均衡器；电感峰化；负电容补偿；互补金属氧化物半导体
中图分类号：TN432 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2023）06-0032-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.06.007
0 引言
常用的均衡器电路主要包括前馈均衡器（FFE）、连续时间线性均衡器（CTLE）以及判决反馈均衡器（DFE）。FFE和DFE这2种均衡器的工作原理较为相似，它们的均衡能力由抽头系数控制。理论上，抽头系数越多，恢复的信号就越接近理想波形，因此可以更彻底地消除码间串扰的影响。然而，这也会增加设计的难度和芯片的面积[1-2]。与FFE和DFE这2种均衡器相比，CTLE则具有结构简单、能够对长拖尾的码间串扰进行均衡等特点。
近年来，均衡器已成为通信系统接收端不可或缺的重要组件。然而，由于数据传输速率日益提高，传统的CTLE已无法满足均衡需求。因此，为了解决传统CTLE均衡能力不足的问题，各种改进型的CTLE结构被提出。文献[3]采用有源电感结构和交叉耦合电阻，实现了较好的均衡效果和较高的传输速率，但是其芯片面积和功耗很大。在文献[4]中，CTLE电路采用了多级并联反馈网络，虽然高频增益得到提高、功耗得到降低，但是输出眼图的电压峰峰值很小，不利于后级电路的工作，且数据速率较低，仅有6.25 Gb/s。
为了提高CTLE电路的高频增益和减小芯片面积，本文提出一种基于40 nm CMOS工艺的25 Gb/s 新型CTLE电路。
3 结束语
本文基于40 nm CMOS工艺提出了一款25 Gb/s新型CTLE电路。该CTLE电路采用了电阻、电容源极负反馈结构，并结合电感峰化、负电容零点补偿和输出缓冲技术以提高电路的增益带宽积。仿真结果表明：当输入25 Gb/s的NRZ信号时，新型CTLE电路可以将均衡后的-3 dB带宽从8.5 GHz拓展到21.3 GHz，有效地补偿高频信号的衰减分量。该均衡器有效地改善了传统CTLE的不足之处，其电路面积小、功耗低、均衡能力强，满足了高速光通信系统的应用需求。