高线性度大摆幅高速PAM4光发射机驱动电路设计

谢 生，石岱泉，毛陆虹，周高磊

高线性度大摆幅高速PAM4光发射机驱动电路设计

谢 生1, 2，石岱泉1，毛陆虹3，周高磊3

(1. 天津大学微电子学院，天津 300072；2. 天津市成像与感知微电子技术重点实验室，天津 300072；3. 天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072)

四级脉冲幅度调制；高线性度；大摆幅；SiGe BiCMOS；光发射机

随着大数据、云计算和人工智能等新技术的大幅应用，数据量呈现爆发式的增长，数据通信的带宽需求日益旺盛．目前5G已经进入到大规模商用阶段，6G通信系统的研发也在逐步推进[1-2]．按照最新确立的100G/200G/400G以太网标准要求，光互连单信道的传输速率需达到50Gb/s以上．在高速光互连中，均衡技术可以对信道的非理想特性进行补偿，扩宽信道的带宽，降低码间干扰[3]，然而对于50Gb/s以上的信号速率，使用均衡技术优化传统的非归零码(NRZ)调制系统显得尤为困难[4-5]，为提升性能而引入更复杂的设计往往造成很大的面积和功耗浪费[6-7]，所以必须寻求新的解决方法．

四级脉冲幅度调制(PAM4)采用 4个不同的信号电平来进行数据传输，每个符号周期可表示2bit的逻辑信息．因此，要实现同样比特率的信号传输能力，PAM4的信号带宽只需NRZ信号的一半[8]，故而得到越来越广泛的关注．在国际高速以太网的全新调制标准中，IEEE建议在56Gb/s速率以上，所有单通道串行器/解串器(serializer/deserializer，SERDES)信道首选PAM4编码调制．因此，PAM4调制方式的发展成为未来6G通信系统以及100G/200G/400G以太网成功实现的关键[9]．

近年来，PAM4发射机的理论研究已取得很多成果，但高速PAM4发射机的应用仍存在两个重要的问题：一是目前设计中的三眼线性度不高，即电平失配率(ratio of level mismatch，RLM)不够高[10-13]；……