02 / TIA LITERATURE
An Analog-Front-End with Ultra Low-Power in Optical Sensor for FMCW LiDAR System
若 PDF 预览未显示，可使用上方链接打开原文。
作者与单位: 见论文原文首页（下方已附前三页原图）
会议: IEEE APCCAS 2025
DOI: https://doi.org/10.1109/APCCAS67402.2025.11376775
原文: paper.pdf
核心参考量
| 维度 | 信息 |
|---|---|
| 应用场景 | FMCW LiDAR光接收机；自动驾驶/3D成像 |
| 是否实测 | 是 |
| 工艺节点 | 28 |
| 前端架构 | SF-TIA + input DC current cancellation(IDCC) + fully differential post-amplifier + 50 Ω output buffer |
| 关键性能条件 | 实测5 µApp、CPD=1 pF；通带1 kHz–130 MHz；30 m光学系统误差0.75% |
| 可参考程度 | ★★★★★ |
设计挑战
- 应用约束：FMCW LiDAR光接收机；自动驾驶/3D成像。
- 核心电路矛盾：传统SF-TIA在大DC背景下会消耗摆幅且不易兼顾低噪声。本文以低带宽IDCC先取消0–100µA DC，再由SF-TIA放大AC小信号；把基线处理与信号放大分开。
- 指标与实现约束：实测5 µApp、CPD=1 pF；通带1 kHz–130 MHz；30 m光学系统误差0.75%。这些数值必须同时结合输入电容、输出负载、供电与验证频率判断，不能只比较单个峰值指标。
架构创新点
1. 前端拓扑
SF-TIA + input DC current cancellation(IDCC) + fully differential post-amplifier + 50 Ω output buffer。该拓扑决定输入阻抗、反馈环路和主要噪声源，也是判断能否迁移到阵列读出的第一层依据。
2. 关键机制
MB提升输出阻抗/开环增益；低带宽IDCC抵消0–100 µA DC；Miller CP+RP补偿；343 µW超低功耗
3. 与传统方案的差异
传统SF-TIA在大DC背景下会消耗摆幅且不易兼顾低噪声。本文以低带宽IDCC先取消0–100µA DC，再由SF-TIA放大AC小信号；把基线处理与信号放大分开。
性能与证据
| 项目 | 判断 |
|---|---|
| 工艺 | 28 |
| 验证方式 | 是 |
| 关键性能 | 实测5 µApp、CPD=1 pF；通带1 kHz–130 MHz；30 m光学系统误差0.75% |
| 证据等级 | 芯片实测，证据等级较高 |
| 参考程度 | ★★★★★ |
原文摘要证据：This paper presents an analog front-end (AFE) I. I NTRODUCTION designed for an optical receiver in a frequency-modulated con- tinuous wave (FMCW) light detection and ranging (LiDAR) Light Detection and Ranging (LiDAR) systems have system. To achieve high linearity and low noise, a shunt feedback rapidly emerged as a promising solution for applications such transimpedance amplifier (SF-TIA) is proposed with an input as autonomous vehicles and 3D imaging technologies [1]. In DC current cancellation (IDCC) circuit, followed by a post- particular, Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW) amplifier (PA) and a 50 Ω output buffer. The measurement LiDAR has several advantages compared to direct Time-of- results, implemented in a 28-nm CMOS process with a 1 V supply, demonstrate an AFE gain of approximately 85.5 dBΩ, a Flight (dToF) LiDAR. FMCW LiDAR offers high resolution, bandwidth of 130 MHz, an acceptable input DC current√ range of sign...
与 SOTA 对比
- 比较重点：优先比较相同输入电容、相同带宽定义和相同输出负载下的增益、噪声、线性度与功耗。
- 本文优势：MB提升输出阻抗/开环增益；低带宽IDCC抵消0–100 µA DC；Miller CP+RP补偿；343 µW超低功耗
- 主要限制：未给出phase margin、线性度或CPD扫描
- 口径提醒：会议论文中仿真值、后仿值和芯片实测值不可直接混排；未在正文报告的指标不作推算排名。
NS-RAM / CIM 适配判断
适合存在共模/漏电/背景电流的NS-RAM阵列；可优先评估低带宽DC cancellation支路对读出噪声和校准时间的影响。
迁移到 NS-RAM 时仍需重新确定列线电容、最小/最大读电流、允许建立时间、输出摆幅和 ADC 满量程，并据此重算反馈元件与环路稳定性。
核心优势与局限
核心优势：MB提升输出阻抗/开环增益；低带宽IDCC抵消0–100 µA DC；Miller CP+RP补偿；343 µW超低功耗
主要局限：未给出phase margin、线性度或CPD扫描
结论：该文适合作为“SF-TIA + input DC current cancellation(IDCC) + fully differential post-amplifier + 50 Ω output buffer”路线的参考，但不能脱离其原始应用和负载条件直接套用指标。
论文原图
