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作者：李谦;赵中梁;庞俊奇;张磊;谭秋林;
单位：中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室;中核山东核能有限公司;
摘要：目的】随着光通信技术传输速率的快速增长，低功耗、小型化和宽带宽的光放大器成为影响高速光通信的关键因素。文章基于低成本的130 nm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺技术，设计了一种应用于光通信系统中的宽带宽跨阻放大器（TIA），可实现10 Gbit/s的高速数据传输。【方法】光电探测器的寄生电容会在系统传递函数中引入一个主极点，从而对带宽和噪声性能产生不良影响。为突破这一限制，文章结合电感峰化技术设计了一种基于有源反馈结构的光放大电路。电路供电电压为1.3 V，通过改进传统共源共栅结构作为输入级，以隔离输入寄生电容对带宽的影响，并建立小信号等效模型对电路的传递函数进行分析。该结构降低了输入阻抗，利用有源反馈和电感峰化技术扩展了带宽。放大电路由带隙基准（BGR）提供精确、稳定且不受温度影响的偏置电压，保证晶体管的最佳工作点以提升系统的稳定性。为了验证该结构的可靠性，使用Cadence软件中的Spectre工具对电路进行设计仿真。【结果】仿真结果显示，当输入寄生电容取经典值0.25 pF时，该结构的-3 dB带宽达到了9.23 GHz，功耗仅为23.5 mW，等效输入电流噪声低于35.43■传输速率为10 Gbit/s的信号眼图抖动较小，垂直张开度表现良好。【结论】结果表明TIA的信号传输效果优良，该设计能够满足10 Gbit/s传输速率的光接收机设计要求，在高速光通信集成电路领域具有重大参考价值。
关键词：跨阻放大器;;有源反馈;;峰化电感;;-3 dB带宽;;带隙基准
基金资助：国家自然科学基金青年资助项目（52105594）;国家自然科学基金创新研究团队资助项目（51821003）;; 山西省重点研发计划资助项目（202102030201005）;; 山西省应用基础研究计划青年资助项目（20210302124274）
