A Multi-Stage RC Compensation Technique for Decoupling the Transimpedance and BW: Creating High Speed and Low Noise TIA Designs
Notice bibliographique
Résumé
The gain and bandwidth of a shunt-feedback Transimpedance Amplifier (TIA) is limited by a so called transimpedance (TI) limit. This limit dictates the maximum possible value of the feedback resistance (<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">R</i><sub xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><i>F</i></sub>) for a targeted bandwidth. Additionally, the input referred noise of such TIAs is inversely proportional to the <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">R</i><sub xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><i>F</i></sub>, which presents a challenge in simultaneous optimization of bandwidth, noise and transimpedance gain. In this paper, the TI limit is revisited, and a multi-stage RC compensation technique is presented for the design of the open-loop amplifier for a closed-loop shunt-feedback-based TI stage. This paper shows that with the appropriate pole-zero positioning, the DC transimpedance gain can be decoupled from the closed-loop TI bandwidth. This is achieved by placing a zero in the open loop transfer function to reduce the impact of the closed loop dominant pole created by the input capacitance and the R<sub xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><roman>F</roman></sub>. As a result, without the need for area consuming inductors, a TI stage is realized which has a transimpedance limit that is larger than the conventionally assumed limit. Additionally, the proposed RC compensation network provides more control over the pole-zero positioning which results in smooth overall frequency response after equalization. This is verified by experimental results which show that the proposed technique achieves a much greater transimpedance gain as compared to that of the conventional limit while reducing the noise and without any significant deterioration of bandwidth. The design has been implemented in a 90 nm BiCMOS process from Global Foundries (GF-9HP). A detailed comparison of the proposed approach is presented with other TIA designs. As per the author’s best knowledge, the proposed design outperforms the state-of-the-art TIA designs in terms of the noise-transimpedance-bandwidth trade-off.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».