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02 / TIA LITERATURE

A Transceiver for NMR Field Probes Integrated in a Low-Power CMOS Process

TIAISCAS2025组员文献
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作者与单位: 见论文原文首页(下方已附前三页原图)

会议: IEEE ISCAS 2025
DOI: https://doi.org/10.1109/iscas56072.2025.11043572
原文: paper.pdf

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核心参考量

维度 信息
应用场景 MRI/NMR field probe transceiver
是否实测 Silicon measured
工艺节点 65
前端架构 Low-IF quadrature receiver with TIAs
关键性能条件 3T/7T MRI;143 Vpp发射
可参考程度 低相关

设计挑战

  • 应用约束:MRI/NMR field probe transceiver。
  • 核心电路矛盾:TIA处于低IF接收机链中,与混频、正交解调共同定义性能,而不是单独跨阻优化。
  • 指标与实现约束:3T/7T MRI;143 Vpp发射。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

Low-IF quadrature receiver with TIAs。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

标准低功耗CMOS集成高压激励和低噪声接收

3. 与传统方案的差异

TIA处于低IF接收机链中,与混频、正交解调共同定义性能,而不是单独跨阻优化。

性能与证据

项目 判断
工艺 65
验证方式 Silicon measured
关键性能 3T/7T MRI;143 Vpp发射
证据等级 验证方式需继续核实
参考程度 低相关

原文摘要证据:This paper presents a CMOS transceiver for field monitoring in magnetic resonance imaging (MRI) scanners. The integrated circuit (IC) is optimized for usage in magnetic field strengths of 3 T and 7 T. The transceiver integrates a transmitter capable of exciting a nuclear magnetic resonance (NMR) field probe up to a peak-to-peak voltage of 143 V thanks to a resonant tank. This NMR-on-a-chip also implements a low-IF quadrature receiver. The receiver, including transimpedance amplifiers (TIA) and measurement output buffers, consumes only 14.1 mW. The measured signals acquired in √ a full-body scanner result in an input-referred noise of 390 pV/ Hz owing to a resonant network passively amplifying the probe signal to the low-noise amplifier (LNA) input. The overall transceiver is integrated into a 65 nm CMOS process covering a total area of 1.5 mm2 .

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:标准低功耗CMOS集成高压激励和低噪声接收
  • 主要限制:可不在汇报中展开
  • 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

可参考系统级低功耗接收集成;不建议作为NS-RAM TIA选型或性能比较条目。

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:标准低功耗CMOS集成高压激励和低噪声接收

主要局限:可不在汇报中展开

结论:该文适合作为“Low-IF quadrature receiver with TIAs”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

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