부트스트랩 차동 CMOS 트랜스임피던스 증폭기

박윤지; 박성민

doi:10.5573/ieie.2019.56.6.19

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박윤지 (이화여자대학교) 박성민 (이화여자대학교)

저널정보: 대한전자공학회 전자공학회논문지 전자공학회논문지 제56권 제6호(통권 제499호)

발행연도: 2019.6

수록면: 19 - 25 (7page)

DOI: 10.5573/ieie.2019.56.6.19

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본 논문에서는 무인자율주행차량용 라이다 시스템 및 근거리용 영상처리 시스템에 활용할 수 있는 새로운 구조의 부트스트 랩 차동 트랜스임피던스 증폭기(BFD-TIA)를 구현하였다. 미러-캐스코드 입력단은 피드백 저항이 있는 캐스코드 형태의 공통 소스(CS) 단과 입력 NMOS 트랜지스터의 드레인 노드에서 반전된 출력전압을 취하여 AC-coupling 커패시터를 통과한 후, 미러 형태 CS단의 게이트 입력으로 연결한 차동 출력단으로 구성하였다. 특히, 전압모드 TIA 회로에서 대역폭 및 노이즈 성능에 직접적인 영향을 주는 포토다이오드 커패시턴스(Cpd)의 영향을 줄이기 위해 본 논문에서는 부트스트랩 회로기법을 활용하였다. 제안한 BFD-TIA는 0.13-μm CMOS 공정을 이용하여 제작하였으며, 칩 측정 결과, 86-dBΩ 트랜스임피던스 이득, 500-Mb/s 동작속도(포토다이오드 모델링 : 25Ω 기생저항 및 0.5 pF 기생 커패시턴스), 7.9-pA/sqrt(Hz) 평균 잡음전류 스펙트럼 밀도, 및 1.2-V 전원전압으로부터 24 mW 전력소모를 갖는다. 칩 코어의 면적은 185 × 87 μ㎡ 이다.

#bootstrap #CMOS #fully-differential #mirrored-cascode #TIA

참고문헌 (6)

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장영민 / 2013 / 무인차량용 단거리 라이다 시스템을 위한 멀티채널 트랜스임피던스 증폭기 어레이 / 전자공학회논문지 50(12):40~48

S. G. Kim / 2019 / A 40-GHz Mirrored-Cascode Differential TIA in 65nm CMOS / IEEE J. of Solid-State Circuits :1~7

S. Kurtti / 2009 / Laser radar receiver channel with timing detector on front end unipolar-to-bipolar pulse shaping / IEEE J. Solid-State Circuits 44(3):835~847

C. Hong / 2018 / A linear-mode LiDAR sensor using a multi-channel CMOS TIA array / IEEE Sensors J 18(17):7032~7040

김상균 / 2014 / 파노라믹 스캔 라이다 시스템용 4-채널 차동 CMOS 광 트랜스 임피던스 증폭기 어레이 / 전자공학회논문지 51(9):82~90

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