研究目的
通过开发一种具有新型双并联反馈结构的宽带跨阻放大器（TIA），并用反相器放大器替代共源辅助放大器以提升增益并降低噪声，从而扩展调节级联跨阻放大器的带宽。
研究成果
所提出的双并联反馈RGC跨阻放大器实现了5.2 GHz带宽、60.5 dBΩ跨阻增益及14.99 pA/√Hz的低噪声电流密度，在7.5 Gb/s速率下仍保持良好眼图性能。该设计验证了基于CMOS的光接收机提升带宽与性能的可行性，并为后续与其它电路模块集成提供了建议。
研究不足
实验结果表明，由于PCB上寄生电容和键合线效应的影响，与仿真结果存在一定差异。该设计针对0.18微米CMOS工艺，若未进行优化可能无法直接适用于其他工艺。
1：实验设计与方法选择：
整体设计思路包括分析跨阻放大器（TIA）的RGC拓扑结构，并提出一种带有双并联反馈和反相器辅助放大器的改进结构。推导了用于带宽、增益和噪声分析的理论模型及传递函数，并通过HSPICE仿真进行验证。
2：样本选择与数据来源：
采用0.18微米CMOS工艺制造TIA芯片，片上集成0.5皮法MIM电容以模拟光电探测器电容。芯片安装在Rogers 4003C印刷电路板上进行测量。
3：18微米CMOS工艺制造TIA芯片，片上集成5皮法MIM电容以模拟光电探测器电容。芯片安装在Rogers 4003C印刷电路板上进行测量。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括用于S参数测量的安捷伦E5071C矢量网络分析仪、用于噪声和眼图测量的安捷伦DSA-K 93204A示波器、用于伪随机码生成的安捷伦M8041B脉冲模式发生器，以及自制CMOS芯片。
4：实验流程与操作步骤：
芯片制造后安装于PCB板。通过S参数测量确定带宽和增益，测量群延迟和相位响应，测量输出噪声电压并计算输入噪声电流密度，在5Gb/s和7.5Gb/s数据速率下生成不同输入摆幅的眼图。
5：5Gb/s数据速率下生成不同输入摆幅的眼图。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：数据分析包括从S参数计算跨阻增益、从输出噪声测量推导等效输入噪声电流密度、通过眼图评估信号完整性，并采用Q函数统计外推法估算误码率灵敏度。
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Vector Network Analyzer
E5071C
Agilent
Used for measuring S-parameters to determine bandwidth and gain of the TIA.
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Oscilloscope
DSA-K 93204A
Agilent
Used for measuring output integrated noise voltage and generating eye diagrams.
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Pulse Pattern Generator
M8041B
Agilent
Used to generate pseudorandom bit sequence (PRBS) for eye diagram testing.
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Printed Circuit Board
Rogers 4003C
Rogers
Used for mounting the fabricated chip and providing 50 Ω transmission lines for measurements.
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CMOS Technology
0.18-µm
Not specified
Used for fabricating the TIA chip, providing the semiconductor process for circuit implementation.
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MIM Capacitor
0.5 pF
Not specified
On-chip capacitor used to mimic the photodetector capacitance in the TIA design.
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