摘要:本文介绍了一种采用40nm CMOS工艺的E波段四倍频器。该电路采用两个推推式倍频器和两个单级中和放大器。倍频器采用伪差分B类偏置共源共栅拓扑结构,提高了反向隔离度和转换增益。采用中和技术可同时提高放大器的稳定性和功率增益。堆叠变压器用于单端到差分转换以及输出带通滤波。输出带通滤波器可提高四次谐波的输出功率,同时抑制不需要的谐波,特别是二次谐波。核心芯片尺寸为0.23mm2,功耗为34mW。测得的四次谐波在76GHz时实现了1.7dBm的最大输出功率,峰值转换增益为3.4dB。对于 74 至 82 GHz 的频谱,基波和二次谐波抑制分别超过 45 dB 和 20 dB。
2.2 单端 LNA 设计(共源共栅电感源极衰减) 图 1 显示了一个单端 LNA,该电路结构利用连接到源极处的晶体管 M 1 的电感 (LS )(电感源极衰减)[4]。这种结构的优点是设计人员可以通过选择适当的电感来灵活地控制输入阻抗实部的值。此外,为了减少调谐输出和调谐输入之间的相互作用,使用了级联晶体管 M 2 。偏置电路由形成电流镜的晶体管 M 1 和 M 3 实现。选择 M 3 以获得偏置电路的最小功率开销。使用电感 L d 的原因是为了与输出负载产生谐振以获得最大的输出功率传输。此外,通过设计更宽的 W 2 来权衡共源增益和增加第 2 个晶体管 (M 2 ) 的寄生电容。此外,晶体管 M 2 有助于降低米勒效应 (C gd1 ) 以及 S 21 [4]。等效电流
家庭作业问题将来自本文。 3)我将大量使用自己的课堂笔记 讲师 Ahmed Helmy,教员助理,ahmed.helmy@asu.edu 每节课后的办公时间,也可根据需要 Zoom 会议 课程目标:模拟电路、模拟电子器件的设计、分析、模拟和测试,重点是集成电路设计,包括主题:直流偏置、运算放大器。实验室将专注于设计运算放大器。设计、分析和模拟将使用 CADENCE 完成。学生将模拟和布局电路。 课程成果:模拟电路、模拟电子器件的设计、分析、模拟和测试,重点是集成电路设计,包括主题:直流偏置、运算放大器。用于模拟实验室和家庭作业问题的 Cadence。课程主题:1. 简介 2. MOSFET 晶体管 3. 波特图和 dB 4. 集成共源放大器 5. 共源共栅放大器、缓冲器和镜像 6. 差分对放大器 7. 高带宽 CMOS 运算放大器设计 8. CMOS 运算放大器设计示例 9. 反馈放大器 10. 噪声基础知识 11. 模拟 IC 设计规则和布局
摘要 本文研究了一种具有可变增益控制的 60 GHz 低功耗宽带低噪声放大器 (LNA)。为了证明这一概念,该电路采用 22 nm 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) CMOS 技术实现。它通过增益峰值(增益分配)技术支持 60 GHz 的宽带操作。通过调整放大器的一些关键匹配网络,每级的峰值增益被分配到不同的频率,从而产生整体宽带频率响应。该电路由三个级联共源共栅放大器级组成。匹配网络针对带宽和噪声系数进行了优化。晶体管背栅用于 LNA 设计,以将电路切换到低功耗待机模式。这避免了基于前栅的切换在电压击穿和电路稳定性方面的问题。此外,通过背栅实现了在如此高频率下同时实现可变增益控制。与基于前栅的相比,基于背栅的可变增益控制可以实现增益的连续微调,同时对控制电压的精度或分辨率要求较低。在测量中,增益通过背栅成功从 20 dB 调低至 − 25 dB。在 1 V 标称电源的 8.1 mW 直流功率下,LNA 提供 20 dB 的峰值增益、18.5 GHz 的带宽和 3.3 dB 的最小噪声系数。当偏置在 0.4 V 的降低直流电源下时,所给出的电路仅消耗 2.5 mW 的直流功率,并且仍然提供 10 dB 的功率增益和约 4.5 dB 的最小噪声系数。通过切换到待机模式,LNA 在标称电源下消耗 850 µ W 的直流功率,在降低电源下消耗 240 µ W 的直流功率。与之前报告的设计相比,LNA 表现出色,具有最低的噪声系数以及具有竞争力的增益、带宽和直流功率。据作者所知,这是第一款通过单独的背栅偏置具有联合可变增益控制和切换功能的 60 GHz LNA。
ITU至少有30天的实习是强制性的。课程目录描述在IUS:CS303数字设计:关于数字电子构建块的标准入门课程。学生将学习布尔代数的公理,数字系统和表示,逻辑门的功能,编码器,解码器,多路复用器,分流器,加法器,减法器,触发器等。课程包括简单有限状态机的分析和设计。简要研究了不同电路家族的物理实施以及数字记忆的体系结构。学生还将学习使用VHDL在可编程逻辑设备中实现数字电路。EE201模拟电子I:传导。半导体,载体,P型和-Type掺杂,漂移和扩散机制,PN连接的物理结构和行为。理想二极管,实用二极管,电气行为和电流 - 电压曲线。二极管模型。DC分析方法的二极管电路(恒定电压下降模型,带指数模型的固定点迭代)。小信号近似,二极管小信号等效和二极管电路的交流分析,直流电源设计(整流器,用滤波器电容器对拓扑分析)。Zener二极管和调节。身体耐药性和寄生能力。其他二极管类型。双极结构晶体管(BJT),早期现象,BJT操作区域,电气模型(Ebers-Moll)和特征的物理结构和行为。DC偏置和BJT电路的热稳定性。MOSFET,操作区域,特征,重要次要效应(通道长度调制,身体效应)的物理结构和行为。DC偏置和MOSFET电路的热稳定性。切换BJT和MOSFET的应用,这是数字电路中的概念用法。EE202电路II:高阶动态电路的状态和输出方程。状态过渡矩阵和属性。zerostate,零输入和总响应。正弦稳态。在JW-域中找到动态网络和系统的状态和输出方程。拟态。力量。三相系统。在S域中找到动态网络和系统的状态和输出方程。阻抗和入学。稳定性和劳斯标准。网络功能和参数。块和信号流程图。bode图。ee221面向对象的编程:数据类型,控制语句,循环,阵列,功能,指针,动态内存,抽象和封装,类,对象,构造函数,构造函数和驱动器,继承和多态性,类,类等级,超级类,超级类,亚类,互动类,界面,界面,界面,界面,虚拟方法,虚拟方法,operator,Operator opertranting,Operator,Operator opertranting。EE301模拟电子II:扩增和增益概念,Desibell概念,电压放大器 /电流放大器 /跨导电电路 /跨逆性电路模型,晶体管在扩增中的概念功能。DC分析晶体管(BJT,MOSFET)电路。BJT和MOSFET的小信号当量和末端电阻。AC分析BJT和MOSFET放大器:基本放大器阶段的增益和输入/输入电阻,分析级联(直接/电容性耦合)放大器。cascode结构,达灵顿结构。差分放大器,差分和共同模式增益,共同模式排斥比。当前来源,负载的电路。操作放大器,理想和实际行为,样品操作机的内部结构。opamp的线性和非线性应用,非理想性对行为的影响。功率放大器。eens221工程学简介:本课程是工程学深度一年级学生的方向课程。它旨在使学生适应更轻松,并告知他们有关电子产品的一般主题以及电信工程,工程道德和质量。各种教职员工向学生们发表演讲。提供了申请的示例,加上工程伦理守则,道德责任,设计中的质量问题和应用程序。ELIT113技术英语:本课程旨在通过使用引起的信息通过阅读和分析技术和学术文本以及学术和技术写作技巧来提高学生的阅读能力。学生不仅了解学术和技术英语的要求,还可以提高他们的其他语言和批判性思维能力。ELIT213学术写作简介:旨在教授组织和关键的课程学生有望通过使用适当的技术语言来广泛描述对象和机制,以对他们所研究的信息进行分类并撰写有关分类的分析组成,以引用他们在整个过程中使用的所有信息。
光学通信集成电路的设计涉及各种技术,以提高性能,鲁棒性和功率效率。本文讨论了使用不同拓扑结构的无电感器,可变带宽和功率可观的光接收器前端的发展。它突出了校准时钟和数据恢复系统以最大程度地减少能息影响的重要性。该设计还提出了在65 nm CMOS工艺中制造的高增益宽带逆变器的cascode变速器放大器。多个带宽增强技术用于改善放大器的性能。此外,本文提出了一种低功率医疗设备和高通用性电子设备,该设备几乎没有功耗。20-Gb/s时钟和数据恢复电路的设计结合了用于低功率耗散的高速操作的注射锁定技术。频率监控机制可确保VCO固有频率和数据速率之间的密切匹配。此外,该文章介绍了在0.13 UM CMOS过程中制造的10 GB/S爆发模式变速器放大器(BMTIA),该过程已用于被动光网(PONS)中的爆发模式接收器。SIGE BICMOS中155-MB/S-4.25-GB/S激光驱动器的设计可在具有分段的驱动器切片方案的广泛调制电流上保持动态性能。CDR IC具有添加的Demux功能,并在尖端生产技术中实现。通过引用有关该主题的著名论文和书籍,讨论了硅光子学的最新进展。B.最后,本文讨论了CMOS光学收发器的设计,该收发器符合IEEE802.3AH PX20标准的规格,并在/SPL PlusMn/0.4 DBM和/splplusmn/0.6 db中成功抑制了宽度从-40到100/spl spl deg/c/c。第一本关于可编程光子学的全面书籍提供了对基本原理,架构和潜在应用的深入概述。几项重要的研究表明,用于深度学习,量子信息处理和其他用途的大规模可编程光子电路。最近的一项研究提出了基于氮化硅波导的8×8可编程量子光子处理器,表现出低光损失,对单个光子上的线性量子操作有吸引力(Taballione等,2018)。这项成就引发了人们兴趣探索可编程光子电路处理微波信号的功能。研究人员在开发通用离散的傅立叶光子光子集成电路架构(Hall&Hasan,2016),玻璃芯片上可重构的光子学(Dyakonov等,2018)和光学处理器实现的神经网络(Shokraneh等人,2019年)方面取得了重大进展。这些进步为创新应用打开了大门,例如具有DSP级灵活性和MHz波段选择性的光子RF过滤器(Xie等,2017)。大规模硅量子光子学的发展也使实施了任意的两Q量处理(Qiang et al。,2018)和具有集成光学的多维量子纠缠(Wang等,2018)。pai,S。等。IEEE J. SEL。IEEE J. SEL。此外,还使用可重构光子电路来生成,操纵和测量纠缠和混合物(Shadbolt等,2012)。此外,研究的重点是使用纯正的可编程网格(Annoni等,2017)进行解散光,并实施了综合透明检测器,这些透明检测器可以测量光强度而不诱导额外的光损失。这些可编程光子电路中的这些进步为量子计算,电信及以后的创新应用铺平了道路。任意前馈光子网络的并行编程。顶部。量子电子。25,6100813(2020)。 Reck,M.,Zeilinger,A.,Bernstein,H。J. &Bertani,P。任何离散统一操作员的实验实现。 物理。 修订版 Lett。 73,58–61(1994)。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang,M.,Alves,A。R.,Xing,Y。 &Bogaerts,W。耐受性,宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28,5555–5566(2020)。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López,D.,Gutierrez,A.M.,Sánchez,E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27,38071(2019)。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta,K.,Roberts,I.,Miller,D。A. &Kahn,J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A. J. Opt。 Soc。25,6100813(2020)。Reck,M.,Zeilinger,A.,Bernstein,H。J. &Bertani,P。任何离散统一操作员的实验实现。 物理。 修订版 Lett。 73,58–61(1994)。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang,M.,Alves,A。R.,Xing,Y。 &Bogaerts,W。耐受性,宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28,5555–5566(2020)。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López,D.,Gutierrez,A.M.,Sánchez,E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27,38071(2019)。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta,K.,Roberts,I.,Miller,D。A. &Kahn,J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A. J. Opt。 Soc。Reck,M.,Zeilinger,A.,Bernstein,H。J.&Bertani,P。任何离散统一操作员的实验实现。物理。修订版Lett。 73,58–61(1994)。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang,M.,Alves,A。R.,Xing,Y。 &Bogaerts,W。耐受性,宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28,5555–5566(2020)。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López,D.,Gutierrez,A.M.,Sánchez,E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27,38071(2019)。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta,K.,Roberts,I.,Miller,D。A. &Kahn,J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A. J. Opt。 Soc。Lett。73,58–61(1994)。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang,M.,Alves,A。R.,Xing,Y。 &Bogaerts,W。耐受性,宽带可调2×2耦合器电路。 选择。 Express 28,5555–5566(2020)。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López,D.,Gutierrez,A.M.,Sánchez,E. 使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。 选择。 Express 27,38071(2019)。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta,K.,Roberts,I.,Miller,D。A. &Kahn,J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。 J. 光。 技术。 38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A. J. Opt。 Soc。73,58–61(1994)。库ADS CAS CAS PubMed Google Scholar Wang,M.,Alves,A。R.,Xing,Y。&Bogaerts,W。耐受性,宽带可调2×2耦合器电路。选择。Express 28,5555–5566(2020)。插图广告PubMed Google ScholarPérez-López,D.,Gutierrez,A.M.,Sánchez,E.使用双驱动方向耦合器的集成光子可调基本单元。选择。Express 27,38071(2019)。插图广告PubMed Google Scholar Choutagunta,K.,Roberts,I.,Miller,D。A.&Kahn,J。M.在直接检测模式 - 划分链接链路上适应Mach-Zehnder网状均衡器。J.光。技术。38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A. J. Opt。 Soc。38,723–735(2020)。插图广告Google Scholar Miller,D。A.J. Opt。Soc。B.使用自配置网络分析和生成多模光场。Optica 7,794–801(2020)。插图广告Google Scholar Morizur,J.-F。等。可编程的统一空间模式操作。am。A 27,2524(2010)。插图广告Google Scholar Labroille,G。等。基于多平面光转换的高效和模式选择性空间模式多路复用器。选择。Express 22,15599–15607(2014)。饰物ADS PubMed Google Scholar Tanomura,R.,Tang,R.,Ghosh,S.,Tanemura,T。&Nakano,T。使用多层方向耦合器使用多层方向性耦合器。J.光。技术。38,60–66(2020)。库ADS CAS Google Scholar Miller,D。A. B. 设置干涉仪的网格 - 反向局部光干扰方法。 选择。 Express 25,29233(2017)。库ADS CAS CAS Google Scholar Li,H。W.等。 校准和量子光子芯片的高保真度测量。 新J. Phys。 15,063017(2013)。插图广告Google Scholar Cong,G。等。 通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置,以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。 选择。 Express 27,24914(2019)。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez,D。等。 多功能硅光子信号处理器核心。 nat。 社区。 8,1–9(2017)。 此外,传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展(Baudot等,2017)。38,60–66(2020)。库ADS CAS Google Scholar Miller,D。A.B.设置干涉仪的网格 - 反向局部光干扰方法。选择。Express 25,29233(2017)。库ADS CAS CAS Google Scholar Li,H。W.等。校准和量子光子芯片的高保真度测量。新J. Phys。15,063017(2013)。插图广告Google Scholar Cong,G。等。 通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置,以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。 选择。 Express 27,24914(2019)。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez,D。等。 多功能硅光子信号处理器核心。 nat。 社区。 8,1–9(2017)。 此外,传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展(Baudot等,2017)。15,063017(2013)。插图广告Google Scholar Cong,G。等。通过细菌觅食算法对通用硅光子电路进行任意重新配置,以实现可重新配置的光子数字到Analog转换。选择。Express 27,24914(2019)。库ADS CAS CAS PubMed Google ScholarPérez,D。等。多功能硅光子信号处理器核心。nat。社区。8,1–9(2017)。 此外,传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展(Baudot等,2017)。8,1–9(2017)。此外,传统的CMOS制造方法和材料的使用导致了300mm硅光子学的重大发展(Baudot等,2017)。单层整合的多层硅二硅硅波导平台的最新进展已使三维光子电路和设备的开发(Sacher等,2018)。AIM Photonics MPW已成为一种高度可访问的技术,用于快速的光子综合电路(Wahrenkopf等,2019)。此外,具有紧凑的平面耦合器,跨言式缓解和低跨界损失的多平面无定形硅光子的发展进一步扩大了光子整合电路的能力(Chiles等,2017)。在热控制方面,已经提出了对硅光子电路的热控制的各种加热器架构,包括用于CMOS兼容的硅热硅热电器(Van Campenhout等,2010)的NISI波导加热器(Van Campenhout等,2010),并取消热跨与光的跨核电效应,对光电综合通道效应(MilanizaDeh et al。)。电流效应也在硅中进行了研究,并在光学调节剂中进行了重要应用(Reed等,2010)。此外,用于集成光子学的硅氧核平台的开发使创建具有降低光学损失的光子设备(Memon等,2020)。压电调谐的氮气环谐振器也已被证明,并具有潜在的光子整合电路中的应用(Jin等,2018)。此外,使用压电铅锆钛酸钛酸盐(PZT)薄膜开发了应力调节剂,从而可以创建可调光子设备(Hosseini等,2015)。Wuttig等。派兰多·赫兰兹(Errando-Herranz)等。Quack等。使用液晶壁板还可以广泛调整硅在隔离器环谐振器中,并具有潜在的光子整合电路中的应用(De Cort等,2011)。此外,使用具有液晶浸润的SOI插槽波导开发了数字控制的相变,从而可以创建可调光子设备(Xing等,2015)。最后,在硅硅酸盐和纳米结构的钛酸钡中已证明了大型的效应,并在光子综合电路中具有潜在的应用(Abel等,2019)。开发了用于非易失性光子应用的相变材料。研究了启用MEMS的硅光子集成设备和电路。研究了启用了MEMS硅光子集成设备和电路的性能。通过通用可编程光子电路降低原型光子应用的成本是一个不断增长的领域。几项研究探索了这些电路在各个领域的潜力,包括硅光子系统和IIII-V-ON-ON-ON-ON-ON-ON-ON-ONICON整合。研究人员一直在开发技术,例如用于控制大型硅光子电路的热光相变,以及用于硅光子平台中高速光学互连的活性组件。这些进步可能有可能使创建更有效,更可扩展的光子系统。此外,研究还研究了III-V材料在硅底物上的整合,这可能会导致改善的性能和降低光子学应用的成本。研究人员还一直在探索通过创新来提高光学互连效率的方法,例如基于转移打印的III-V-n-Silicon分布式反馈激光器的集成。最近的工作集中在开发可编程的光子电路上,这些电路可以针对不同的应用进行重新配置,从而有可能减少原型制作所需的成本和时间。这些电路可用于各种光子系统,从高速光学互连到量子技术。还研究了这些发展的经济可行性,研究人员探索了通过使用通用可编程光子电路来降低成本的方法。此外,一些研究已经深入研究了新的应用,例如全光信号处理和光学证明,突出了各个领域的光子学的巨大潜力。改写文本:对光子相关的研究论文的调查和来自信誉良好的来源的文章揭示了对微波信号处理的可编程光子组件的重视。值得注意的是,最近的研究集中在使用集成波导网格的可重构光学延迟线和真实时延迟线的发展。此外,人们对无线电纤维技术,激光雷达系统体系结构和量子计算应用的兴趣越来越大。光子学与其他技术的整合已导致在诸如光谱传感,激光多普勒振动法和光束束成形和转向等领域的显着进步。尽管最初令人兴奋,但身体和经济因素阻碍了进步。此外,对光子生物传感器,硅光子电路和六束同伴激光多普勒振动的研究表明,在各种应用中的准确性和效率提高了潜力。最近的研究还强调了可编程超导处理器和量子机学习算法的重要性。已经探索了使用集成波导网格的可重构光学延迟线和真实时延迟线的开发,重点是提高信号处理能力。用于光谱传感的硅光子电路和六光同源性激光多普勒振动法在各种应用中显示出令人鼓舞的结果。量子计算研究继续前进,最近的研究表明使用可编程超导处理器进行量子至上。光子学与其他技术的集成为改进信号处理,传感和计算功能开辟了新的可能性。Ivan P. Kaminow的2008年Lightwave Technology Journal of Lightwave Technology文章重点介绍了自1969年以来光学综合电路的希望。最近的商业发展可能标志着光子摩尔定律曲线的开始。关键里程碑包括从可见的LED到III-V光子综合电路(图片)的过渡。审查了显着的进步,例如大规模INP发射器和接收器图片,速度高达500 GB/s和1 TB/s。此外,自从CMOS晶圆晶片级集成以来,硅光子电路包装已显着改善。专家通过通用的基础方法预测了微型和纳米光子学的革命,与三十年前的微电子中类似创新的影响相呼应。硅光子学有望为从电信到生物医学领域的各种应用提供低成本的光电溶液。