0.18μm SiGe BiCMOS工艺下的10Gbps TIA带隙基准与偏置电路设计

本文主要探讨了在0.18微米SiGe BiCMOS工艺平台上，设计并应用于一款高性能10吉比特每秒（Gbps）跨阻放大器（TIA）芯片中的带隙基准电压源。这个关键组件的工作范围设定在3.0伏特至3.6伏特的电源电压下，能够提供稳定的基准参考电压1.2伏特，其温度系数仅为10.0毫分之一摄氏度（ppm/℃），显示出优良的温度稳定性。在低频时，带隙基准电压源表现出卓越的电源抑制比，达到了惊人的-69分贝（dB），确保了电路在各种环境条件下的性能。 设计者采用Brokaw带隙基准电压源结构，通过精确调整两个受温度影响相反的电压源（V1和V2），利用运算放大器的负反馈机制，实现了基准电压VREF的生成，这种方法使得电压不受电源电压和工艺参数影响，保证了其温度一致性。此外，还介绍了Kujik带隙基准电压源结构，这种电路结构在保持稳定性的基础上，具有与Brokaw结构相似的特点。 应用该带隙基准电压源，设计师成功地构建了TIA芯片中的偏置电路模块。这个模块不仅提供了稳定的偏置电流，而且还具备带宽调节功能，可以灵活地调整TIA输出电压信号的带宽，最高可达10.1吉赫兹（GHz），显著提升了TIA芯片的灵活性和适应性。这一特性使得TIA在诸如光接收机、数据转换器等模拟和数模混合应用中更具竞争力。 当前，这款带隙基准电压源与偏置电路正随着TIA芯片一起进行多项目晶圆（Multi-Project Wafer，MPW）流片，这意味着这些先进的技术正在朝着实际产品生产阶段推进。整个设计过程体现了BiCMOS工艺的优势，即结合CMOS的高集成度和双极型工艺的强电流驱动能力，以满足高速和低功耗的要求。 总结来说，这篇文章详细介绍了BiCMOS工艺在设计高性能TIA芯片中的核心部件——带隙基准电压源的应用，展示了其在保证系统性能稳定性的同时，如何通过带宽调节功能提高整体系统的灵活性。这不仅是对现有半导体技术的优化，也是对未来通信设备和消费电子产品发展趋势的重要贡献。