高性能CMOS脉冲TOF成像激光雷达系统FDMA设计

"这篇文章主要介绍了高性能的CMOS全差分主放大器（FDMA）在脉冲飞行时间（TOF）成像激光雷达系统（LADAR）中的应用，该放大器用于放大微弱的脉冲回波信号。通过采用级联架构和有源电感技术，增大了电路的带宽并减小了芯片面积。级联增益级采用了直流偏置隔离电路，增强了对工艺变化的鲁棒性。设计了一个大带宽放大器（LBA）和输出缓冲器（OB）结构，以提高驱动能力。此外，为了适应LADAR系统的需求，利用中间级带通滤波器限制了放大器接收机的带宽。该设计是在CSM工艺中实现的。" 这篇研究论文深入探讨了一种用于脉冲TOF成像激光雷达系统的高性能CMOS FDMA。TOF成像是激光雷达（LADAR）技术的基础，它通过测量光脉冲从目标反射回来的时间来确定距离。在这个系统中，FDMA扮演着至关重要的角色，因为它需要放大非常微弱的回波信号，这些信号是由激光发射后从目标反射回来的。 文章指出，通过采用级联架构，可以有效地扩展电路的带宽，这是处理高速信号的关键。级联增益级的设计使得放大器能够应对更广泛的输入信号范围，而直流偏置隔离电路则确保了放大器在不同制造工艺条件下的稳定性能。这提高了整个系统的可靠性和一致性。 有源电感技术的使用是另一个创新点，它有助于在缩小芯片面积的同时保持高带宽。在现代电子设备中，小型化是重要的考虑因素，因此这种技术对于集成光学和电子元件具有重要意义。 此外，为了优化系统性能，设计人员还包含了一个大带宽放大器和输出缓冲器。这些组件增强了驱动能力，使得信号能在不同的负载条件下保持清晰和不失真。同时，通过中间级带通滤波器，可以根据LADAR系统的需求定制放大器的频率响应，这可以过滤掉不需要的噪声并提高信噪比。 论文最后提到，所有这些设计都是在CSM工艺中实现的，这通常是一种适合低功耗、高性能集成电路的制造技术。通过这种方式，研究人员能够在保持高效能的同时，降低系统的能耗。 这篇论文揭示了在高精度LADAR系统中设计和优化关键放大器组件的复杂性和重要性，对于未来光学探测和测距系统的进步具有深远的指导意义。