광통신의 모든 장점들을 살리기 위해서는 수신기의 전자부분이 최신기술로부터 최고의 성능을 얻을 수 있어야 한다. 그러나 이 전자부분이 광통신의 한계를 결정해왔고, 결과 수많은 노력이 이 부분의 성능을 개선하는데 쏟아져 왔다. 이 논문에서는 전자부분 중 최 앞단의 프리앰프에 초점을 맞추었다. 왜냐하면 광수신기의 앞부분 중에서 이 저잡음 광대역 프리앰프가 특히 아주 중요한 부분이기 때문이다. 최근의 기술들 중에서 CMOS는 소형성, 저가성, 그리고 단일 칩 구현성의 장점을 갖고 있는 기술로 알려져 왔다. 따라서 이 논문에서 이 기술이 연구되어지고 프리앰프를 설계하는데 이용되어진다. 더구나, 현재의 CMOS기술의 경향은 매우 낮은 써브마이크론 시대로 향하고 있고, 이로써 기가 헤르쯔 작동을 가능케 하였다. 그래서 고주파수 써브마이크론 MOSFET소자에 대한 연구가 행해지고 특히 노이즈에 관해 연구가 이루어진다. 많은 광통신 프리앰프들이 선보이고 여러 성능 면에서 비교되어진다. 예를 들어 GAIN, 주파수 대역폭, 노이즈(또는 ...
광통신의 모든 장점들을 살리기 위해서는 수신기의 전자부분이 최신기술로부터 최고의 성능을 얻을 수 있어야 한다. 그러나 이 전자부분이 광통신의 한계를 결정해왔고, 결과 수많은 노력이 이 부분의 성능을 개선하는데 쏟아져 왔다. 이 논문에서는 전자부분 중 최 앞단의 프리앰프에 초점을 맞추었다. 왜냐하면 광수신기의 앞부분 중에서 이 저잡음 광대역 프리앰프가 특히 아주 중요한 부분이기 때문이다. 최근의 기술들 중에서 CMOS는 소형성, 저가성, 그리고 단일 칩 구현성의 장점을 갖고 있는 기술로 알려져 왔다. 따라서 이 논문에서 이 기술이 연구되어지고 프리앰프를 설계하는데 이용되어진다. 더구나, 현재의 CMOS기술의 경향은 매우 낮은 써브마이크론 시대로 향하고 있고, 이로써 기가 헤르쯔 작동을 가능케 하였다. 그래서 고주파수 써브마이크론 MOSFET소자에 대한 연구가 행해지고 특히 노이즈에 관해 연구가 이루어진다. 많은 광통신 프리앰프들이 선보이고 여러 성능 면에서 비교되어진다. 예를 들어 GAIN, 주파수 대역폭, 노이즈(또는 Sensitivity), SNR(시그날 대 잡음 비율), 안정성, 그리고 DR(Dynamic Range)에서 비교된다. 일반적으로 프리앰프에는 세종류가 있는데, LZ(Low 임피던스), HZ(High 임피던스), 그리고 TZ(트랜스 임피던스)가 있다. 특히 트랜스임피던스 앰프에는 기본적으로 세 가지 형태가 있다. CS(Common-Source), CD(Common-Drain), 그리고 CG(Common-Gate) 트랜스임피던스들이다. 이 논문에서는 CG 트랜스임피던스 앰프에 특별한 주의를 쏟았고 좀더 좋은 성능을 갖는 앰프를 개발했다. CG 앰프는 Current 피드백을 이용함으로써, 다른 형태의 앰프들보다 똑같은 gain에서 더 넓은 주파수대역폭을 얻을 수 있다. 혹 다른 말로, 같은 주파수 대역폭에서 더 낮은 노이즈를 갖게 된다. 또한, 새로운 회로설계 방법을 이 CG 트랜스임피던스에 적용함으로써, CG 입력부분이 기가헤르쯔에서 작동하는 프리앰프에 적합한 것임을 더 확실히 보여준다. HSPICE 시뮬레이션으로 이 새로운 CG 트랜스임피던스앰프의 성능을 확인한다. 또 테스트 칩을 0.6um CMOS 기술로 만들었고, 측정결과가 시뮬레이션과 Gain, 노이즈, 안정성 면에서 잘 일치했다. 그러나, 측정한 주파수 대역폭은 상당히 줄었는데 그 이유는 팩키지에 있는 parasitic으로 추정한다. 한편, 새로운 RGC CG (regulated cascode common gate 레귤레이티드 캐스코드 CG)를 개발해 전체 성능을 훨씬 좋아지게 했다. RGC 회로의 virtual ground 입력 저항특성에 따라서 photodiode, capacitance가 훨씬 잘 isolate 되어지는데, 이 photodiode capacitance는 프리앰프에서 낮은 주파수 대역과 고주파노이즈를 발생시키는 주된 요소이다. RGC 트랜스임피던스 앰프를 설계하고, 분석하고, 시뮬레이션 한다. 특히 주파수 대역폭을 넓히기 위해 앰프의 입력부분에 inductive peaking 기술을 도입한다. 테스트 칩이 0.6um CMOS 기술로 만들어지는데, RGC 입력부 저항이 일반적인 CG의 입력부 저항보다 훨씬 효과적으로 50 ohm을 유지함을 보여준다. 또 측정한 Gain과 노이즈성능은 시뮬레이션과 잘 일치한다. RGC 트랜스임피던스 입력부에 사용한 over-length 인덕턴스의 연장선으로써, inductive peaking 기술이 새로운 RF 저잡음 앰프을 설계하는데 사용한다. 이를 위해, 먼저 일반적인 CS(common-source) 저잡음 앰프, CCS(캐스코드 CS) 저잡음 앰프, 그리고 OLCG(open loop common gate) 저잡음 앰프가 분석된다. 그리고 새로운 CFCG(current feedback CG) 저잡음 앰프가 설계된다. 0.8um CMOS 기술을 이용한 HSPICE 시뮬레이션을 통해, CFCG 저잡음 앰프의 전체적으로 뛰어난 성능을 보여준다.
광통신의 모든 장점들을 살리기 위해서는 수신기의 전자부분이 최신기술로부터 최고의 성능을 얻을 수 있어야 한다. 그러나 이 전자부분이 광통신의 한계를 결정해왔고, 결과 수많은 노력이 이 부분의 성능을 개선하는데 쏟아져 왔다. 이 논문에서는 전자부분 중 최 앞단의 프리앰프에 초점을 맞추었다. 왜냐하면 광수신기의 앞부분 중에서 이 저잡음 광대역 프리앰프가 특히 아주 중요한 부분이기 때문이다. 최근의 기술들 중에서 CMOS는 소형성, 저가성, 그리고 단일 칩 구현성의 장점을 갖고 있는 기술로 알려져 왔다. 따라서 이 논문에서 이 기술이 연구되어지고 프리앰프를 설계하는데 이용되어진다. 더구나, 현재의 CMOS기술의 경향은 매우 낮은 써브마이크론 시대로 향하고 있고, 이로써 기가 헤르쯔 작동을 가능케 하였다. 그래서 고주파수 써브마이크론 MOSFET소자에 대한 연구가 행해지고 특히 노이즈에 관해 연구가 이루어진다. 많은 광통신 프리앰프들이 선보이고 여러 성능 면에서 비교되어진다. 예를 들어 GAIN, 주파수 대역폭, 노이즈(또는 Sensitivity), SNR(시그날 대 잡음 비율), 안정성, 그리고 DR(Dynamic Range)에서 비교된다. 일반적으로 프리앰프에는 세종류가 있는데, LZ(Low 임피던스), HZ(High 임피던스), 그리고 TZ(트랜스 임피던스)가 있다. 특히 트랜스임피던스 앰프에는 기본적으로 세 가지 형태가 있다. CS(Common-Source), CD(Common-Drain), 그리고 CG(Common-Gate) 트랜스임피던스들이다. 이 논문에서는 CG 트랜스임피던스 앰프에 특별한 주의를 쏟았고 좀더 좋은 성능을 갖는 앰프를 개발했다. CG 앰프는 Current 피드백을 이용함으로써, 다른 형태의 앰프들보다 똑같은 gain에서 더 넓은 주파수대역폭을 얻을 수 있다. 혹 다른 말로, 같은 주파수 대역폭에서 더 낮은 노이즈를 갖게 된다. 또한, 새로운 회로설계 방법을 이 CG 트랜스임피던스에 적용함으로써, CG 입력부분이 기가헤르쯔에서 작동하는 프리앰프에 적합한 것임을 더 확실히 보여준다. HSPICE 시뮬레이션으로 이 새로운 CG 트랜스임피던스앰프의 성능을 확인한다. 또 테스트 칩을 0.6um CMOS 기술로 만들었고, 측정결과가 시뮬레이션과 Gain, 노이즈, 안정성 면에서 잘 일치했다. 그러나, 측정한 주파수 대역폭은 상당히 줄었는데 그 이유는 팩키지에 있는 parasitic으로 추정한다. 한편, 새로운 RGC CG (regulated cascode common gate 레귤레이티드 캐스코드 CG)를 개발해 전체 성능을 훨씬 좋아지게 했다. RGC 회로의 virtual ground 입력 저항특성에 따라서 photodiode, capacitance가 훨씬 잘 isolate 되어지는데, 이 photodiode capacitance는 프리앰프에서 낮은 주파수 대역과 고주파노이즈를 발생시키는 주된 요소이다. RGC 트랜스임피던스 앰프를 설계하고, 분석하고, 시뮬레이션 한다. 특히 주파수 대역폭을 넓히기 위해 앰프의 입력부분에 inductive peaking 기술을 도입한다. 테스트 칩이 0.6um CMOS 기술로 만들어지는데, RGC 입력부 저항이 일반적인 CG의 입력부 저항보다 훨씬 효과적으로 50 ohm을 유지함을 보여준다. 또 측정한 Gain과 노이즈성능은 시뮬레이션과 잘 일치한다. RGC 트랜스임피던스 입력부에 사용한 over-length 인덕턴스의 연장선으로써, inductive peaking 기술이 새로운 RF 저잡음 앰프을 설계하는데 사용한다. 이를 위해, 먼저 일반적인 CS(common-source) 저잡음 앰프, CCS(캐스코드 CS) 저잡음 앰프, 그리고 OLCG(open loop common gate) 저잡음 앰프가 분석된다. 그리고 새로운 CFCG(current feedback CG) 저잡음 앰프가 설계된다. 0.8um CMOS 기술을 이용한 HSPICE 시뮬레이션을 통해, CFCG 저잡음 앰프의 전체적으로 뛰어난 성능을 보여준다.
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