دوره 22، شماره 4 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 22 شماره 4 1404 )
جلد 22 شماره 4 صفحات 100-94 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Javadi M, Gholami M, Alasadi N. Improving Performance and Efficiency of Transimpedance Amplifiers Using Fourth-Order Butterworth Filters. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2025; 22 (4) :94-100
URL: http://jiaeee.com/article-1-1789-fa.html
URL: http://jiaeee.com/article-1-1789-fa.html
جوادی محسن، غلامی محمد، الاسدی نسرین. بهبود عملکرد و بهرهوری تقویتکننده تراامپدانس با استفاده از فیلتر باترورث مرتبه چهارم. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1404; 22 (4) :94-100
گروه مهندسی برق- دانشکده مهندسی و فناوری- دانشگاه مازندران
چکیده: (468 مشاهده)
این مقاله به بررسی افزایش حد بهره و بهبود بهرهوری تقویت کنندههای ترا امپدانس نوری با استفاده از فیلترهای باترورث مرتبه چهارم برای ساختار فیدبک موازی با ورودی کاسکد کنترل شده (RGC-SF) میپردازد. تقویت کنندههای ترا امپدانس نقش کلیدی در گیرندههای نوری ایفا میکنند و بهبود عملکرد آنها میتواند تأثیر قابل توجهی بر کارایی و دقت سیستمهای نوری داشته باشد. در بیشتر تحقیقات پیشین، بهینهسازی همزمان بهره و پهنای باند در ساختارهای CMOS به علت مصالحه بین این دو خصوصیت گیرنده نوری، به ویژه با استفاده از فیلترهای مرتبه بالا، به صورت محدود مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، با استفاده از فیلترهای باترورث مرتبه چهارم در یک پهنای باند مشخص بهره بهبود پیدا کرده است. نتایج نشان میدهد که استفاده از این فیلترها میتواند حد بهره و میزان بهره¬وری گیرندههای نوری را بهبود دهد. در این مقاله، یک تقویت کننده ترا امپدانس با استفاده از تکنولوژی 60 nm CMOS TSMC و فیلتر باترورث مرتبه چهارم طراحی شده است که بهرهای معادل 71 dB و پهنای باندی حدود 5.5 GHz دارد و توان مصرفی آن 4.7 mW است در حالی که نویز مرجع ورودی موثر آن در حدود 1.22 µA است.
فهرست منابع
1. [1] F. Bahrami-Chenaghlou, A. Habibzadeh-Sharif, and A. Ahmadpour, "Design and full-wave analysis of a dual-purpose compact all-optical integrated circuit for ultra-fast signal processing", Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, vol. 20, no. 3, pp. 59-66, May 2023, doi: 10.52547/jiaeee.20.3.59. [DOI:10.52547/jiaeee.20.3.59]
2. [2] T. Takemoto, H. Yamashita, T. Yazaki, N. Chujo, Y. Lee, and Y. Matsuoka, "A 25-to-28 Gb/s high-sensitivity (-9.7 dBm) 65 nm CMOS optical receiver for board-to-board interconnects", IEEE J Solid-State Circuits, vol. 49, no. 10, pp. 2259-2276, 2014, doi: 10.1109/JSSC.2014.2349976. [DOI:10.1109/JSSC.2014.2349976]
3. [3] J. Kim and J. F. Buckwalter, "A 40-Gb/s optical transceiver front-end in 45 nm SOI CMOS", IEEE J Solid-State Circuits, vol. 47, no. 3, pp. 615-626, 2012, doi: 10.1109/JSSC.2011.2178723. [DOI:10.1109/JSSC.2011.2178723]
4. [4] R. Costanzo and S. M. Bowers, "A 10-GHz Bandwidth Transimpedance Amplifier with Input DC Photocurrent Compensation Loop", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 30, no. 7, pp. 673-676, 2020, doi: 10.1109/LMWC.2020.2993726. [DOI:10.1109/LMWC.2020.2993726]
5. [5] Q. Pan, Y. Wang, and C. P. Yue, "A 42-dB Omega~25 -Gb/s CMOS Transimpedance Amplifier with Multiple-Peaking Scheme for Optical Communications", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 67, no. 1, pp. 72-76, 2020, doi: 10.1109/TCSII.2019.2901601. [DOI:10.1109/TCSII.2019.2901601]
6. [6] A. Kari Dolatabadi and M. Jalali, "Power and Area Efficient Transimpedance Amplifier Driving Large Capacitive Loads Based on Modified RGC Structure", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 67, no. 10, pp. 1740-1744, 2020, doi: 10.1109/TCSII.2019.2947413. [DOI:10.1109/TCSII.2019.2947413]
7. [7] B. Babazadeh Daryan, H. Khalesi, V. Ghods, and A. Izadbakhsh, "Design of Four-Stage OTA CMOS with Low Area", Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, vol. 18, no. 4, pp. 1-7, Jul. 2021, doi: 10.52547/jiaeee.18.4.1. [DOI:10.52547/jiaeee.18.4.1]
8. [8] E. Sackinger, "The transimpedance limit", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 57, no. 8, pp. 1848-1856, 2010, doi: 10.1109/TCSI.2009.2037847. [DOI:10.1109/TCSI.2009.2037847]
9. [9] D. Li, L. Geng, F. Maloberti, and F. Svelto, "Overcoming the Transimpedance Limit: A Tutorial on Design of Low-Noise TIA", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 69, no. 6, pp. 2648-2653, 2022, doi: 10.1109/TCSII.2022.3173155. [DOI:10.1109/TCSII.2022.3173155]
10. [10] A. Kari Dolatabadi and M. Jalali, "Power and Area Efficient Transimpedance Amplifier Driving Large Capacitive Loads Based on Modified RGC Structure", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 67, no. 10, pp. 1740-1744, Oct. 2020, doi: 10.1109/TCSII.2019.2947413. [DOI:10.1109/TCSII.2019.2947413]
11. [11] S. A. Hosseinisharif, M. Pourahmadi, and M. R. Shayesteh, "Utilization of a cascoded-inverter in an RGC structure as a low-power, broadband TIA", Microelectronics J, vol. 99, May 2020, doi: 10.1016/j.mejo.2020.104749. [DOI:10.1016/j.mejo.2020.104749]
12. [12] S. Zohoori, T. Shafiei, and M. Dolatshahi, "A 274µW, Inductor-less, Active RGC-Based Transimpedance Amplifier Operating at 5Gbps", in 2019 27th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), IEEE, Apr. 2019, pp. 1-4. doi: 10.1109/IranianCEE.2019.8786670. [DOI:10.1109/IranianCEE.2019.8786670]
13. [13] M. H. Taghavi, L. Belostotski, J. W. Haslett, and P. Ahmadi, "10-Gb/s 0.13-μm CMOS Inductorless Modified-RGC Transimpedance Amplifier", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 62, no. 8, pp. 1971-1980, Aug. 2015, doi: 10.1109/TCSI.2015.2440732. [DOI:10.1109/TCSI.2015.2440732]
14. [14] C. Li, S. Xie, G. Zhou, L. Mao, and B. Qiu, "A low noise transimpedance amplifier for optical receiver", Review of Scientific Instruments, vol. 92, no. 3, Mar. 2021, doi: 10.1063/5.0031658. [DOI:10.1063/5.0031658]
15. [15] T. H. Ngo, T. W. Lee, and H. H. Park, "4.1 mW 50 dBΩ 10 Gbps transimpedance amplifier for optical receivers in 0.13 μm CMOS", Microw Opt Technol Lett, vol. 53, no. 2, pp. 448-451, Feb. 2011, doi: 10.1002/mop.25741. [DOI:10.1002/mop.25741]
16. [16] H. Jung, K. S. Choi, J. Kim, and S. G. Lee, "Analysis and Design of Inductorless Transimpedance Amplifier Employing Nested Feedforward Noise-Canceling Amplifiers", IEEE Trans Microw Theory Tech, vol. 70, no. 8, pp. 3923-3932, Aug. 2022, doi: 10.1109/TMTT.2022.3176872. [DOI:10.1109/TMTT.2022.3176872]
17. [17] B. Abdollahi, B. Mesgari, S. Saeedi, Z. Sohrabi, and H. Zimmermann, "Low-Noise Modified-RGC Transimpedance Amplifier With Bandwidth Enhancement Using an Intrinsic Negative-RC Network", IEEE Access, vol. 13, pp. 33521-33531, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3543679. [DOI:10.1109/ACCESS.2025.3543679]
18. [18] Z. Cao, X. Xiao, Z. Dang, and J. He, "A Low-Noise Linear TIA With 42-GHz Bandwidth for Single-Ended Coherent Optical Receivers", IEEE Solid State Circuits Lett, vol. 7, pp. 239-242, 2024, doi: 10.1109/LSSC.2024.3451966. [DOI:10.1109/LSSC.2024.3451966]
19. [19] M. Haghi Kashani, H. Shakiba, and A. Sheikholeslami, "A Low-Noise High-Gain Broadband Transformer-Based Inverter-Based Transimpedance Amplifier", IEEE Open Journal of Circuits and Systems, vol. 3, pp. 72-81, 2022, doi: 10.1109/OJCAS.2022.3164396. [DOI:10.1109/OJCAS.2022.3164396]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است. |
