Amplificador de transimpedância com elevada eficiência energética

Abstract

A tendência para uma maior integração e minimização dos circuitos integrados tem sido benéfica para os circuitos digitais. No entanto, também tem imposto sérias limitações no desenho e no desempenho dos circuitos analógicos. A tecnologia CMOS tem a vantagem de consumir baixa potência mas o scaling CMOS, que impõe redução da alimentação e consequentemente do consumo, também exige novas abordagens de forma a garantir circuitos de elevada qualidade mesmo com baixo consumo. Assim, de modo a reduzir o consumo total, o desenho do amplificador de alto desempenho deve ser cuidadosamente escolhido, o que implica a seleção adequada da topologia do amplificador em malha aberta e o dimensionamento otimizado dos transístores e das condições de polarização. Os dispositivos portáteis têm motivado o desenvolvimento de circuitos de baixo consumo de modo a maximizar o tempo de vida da bateria. O crescimento explosivo e a expansão da internet à escala global também tem contribuído para o aumento do consumo energético devido à maior complexidade das redes de telecomunicações. Nesta dissertação são analisadas e estudadas algumas configurações baseadas na tecnologia CMOS, com o intuito de melhorar o desempenho de amplificadores de transimpedância utilizados em sistemas de receção de sinais por fibra ótica.

Trends towards greater integration and minimization of integrated circuits has been beneficial for digital circuits. However, it has imposed serious limitations in the design and performance of analog circuits. The CMOS technology has the advantage of low power consumption, but CMOS scaling process that impose reduction on supply voltage and consequently the energy consumption also requires new approaches to ensure high quality even with low consumption. Thus, in order to reduce the overall consumption, the design of high performance amplifiers must be careful chosen, which involves the proper selection of open-loop amplifier topology and an optimum size of transistors and biasing conditions. Portable devices has motivated the development of low power consumption circuits in order to maximize battery lifetime. The explosive growth and explosion of the internet on global scale has likewise contributed to the increase in energy consumption due to the greater complexity of telecommunications networks. In this dissertation, some topologies based on CMOS technology are analyzed and studied to improve the performance of transimpedance amplifier for optical fiber receiving systems.