本应用说明将介绍测量结果，以表明 Hyperlabs 的宽带线性放大器在 10Gbaud 的 PAM4 应用中表现出色。值得注意的是， HL5867（35kHz 至 30GHz）和 HL5887（42kHz 至 40GHz）放大器的带宽是 10Gbaud 的 PAM4 信号所需带宽的三到四倍。同样，如果不是更重要的话，这些放大器具有平坦的时间域阶跃响应。本说明中介绍的测量结果将显示，这些放大器响应 75mVp-p 至 340mVp-p 范围内的 10Gbaud PAM4 输入信号，而不会给时间域眼图增加失真。我们还将重点介绍如何使用 HL9452 过渡时间转换器来优化系统的时间域响应，以便在特定的波特率下运行。最后，我们将说明为什么限幅放大器（例如 HL5877）不适合PAM4 应用。

测量系统详细介绍

我们的测量设置如图 1 所示。高速 MICRAM DAC4 用于生成 10Gbaud PAM4 眼图。DAC4 具有大约 40GHz 的模拟带宽。DAC4 输出信号（可选）通过 Hyperlabs 过渡时间转换器 (TTC) 发送，从而将系统带宽降低到 7-10GHz 范围内更实际的值。HL9452 -29 和 HL9452-47 型 TTC 用于将 DAC4 信号源的 10%-90% 上升时间分别降低到 30ps 和 48ps。这些上升时间代表了现实世界的 10Gbaud 通信系统。即使系统响应明显大于 10GHz，TTC 也常常会通过减少频域中过度峰值或砖墙滚降导致的过冲和振铃来改善 BER。输出将使用 20 GHz Lecroy 采样示波器进行测量。

图 1：10Gbaud PAM4 放大器评估的测量设置

在图 2 中，我们有三个版本的 10Gbaud PAM4 输入信号，幅度为 75mVp-p。此级别的信号用于测量被测放大器的小信号时域响应。图 2(a) 是在没有任何 TTC 的情况下在 20GHz 采样器上测量的 PAM4 数据源。在这种情况下，系统带宽由 20GHz 采样器主导。图 2(b) 是具有 29ps TTC（HL9452-29）的相同数据源。图 2(c) 是具有 47ps TTC（HL9452-47）的数据源。

图 2：使用 20GHz（a）、10GHz（b）和 7GHz 系统带宽测量的 75mVp-p、10Gbaud PAM4 输入信号 (c)

在图 3 中，我们有三个版本的 10Gbaud PAM4 输入信号，幅度为 340mVp-p。该信号用于测量被测放大器的中到大信号响应。从左到右，这些图像分别代表无 TTC (a)、29ps TTC (b) 和 47ps TTC (c)。

图3：测量系统带宽为20GHz（a）、10GHz（b）和7GHz（c）的340mVp-p、10Gbaud PAM4输入信号

HL5867 放大器测量

HL5867 型放大器的增益为 13dB，带宽为 3dB，频率范围为 35kHz 至 30GHz。图 4 显示了 HL5867 放大器在 75mVp-p 下的输出。从左到右，这些图像分别表示无 TTC (a)、29ps TTC (b) 和 47ps TTC (c)。如下所示，在 20GHz 系统带宽中评估时， HL5867 放大器表现出少量过冲和纹波。在 10GHz 和 7GHz 的系统带宽下无法检测到这些异常。输出幅度约为 340mVp-p。

图 4：HL5867 放大器的输出以 75mVp-p 驱动

系统带宽为 20GHz (a)、10GHz (b) 和 7GHz (c)

图 5 显示了 HL5867 放大器在 340mVp-p 下的输出。从左到右，这些图像分别表示无 TTC (a)、29ps TTC (b) 和 47ps TTC (c)。同样，在 20GHz 系统带宽下可见的顶线像差在 10GHz 和 7GHz 系统带宽下是检测不到的。输出幅度约为 1.4Vp-p。

图 5：HL5867 放大器的输出驱动电压为 340mVp-p

系统带宽为 20GHz（a）、10GHz（b）和 7GHz（c）

HL5887 放大器测量

HL5887 型放大器具有 15dB 的增益和 3dB 的带宽，频率范围为 42kHz 至 40GHz。图 6 和图 7 分别显示了 HL5887 放大器在75mVp-p 和 340mVp-p 下的输出。从左到右，这些图像分别表示无 TTC (a)、29ps TTC (b) 和 47ps TTC (c)。在 20GHz 系统带宽下评估时，HL5887 放大器表现出的纹波比 HL5867 略多。在 10GHz 和 7GHz 的系统带宽下无法检测到这些偏差。图 6 中的输出幅度约为 470mVp-p，图 7 中的输出幅度约为 2.1Vp-p。

图 6：HL5887 放大器的输出以 75mVp-p 驱动

系统带宽为 20GHz (a)、10GHz (b) 和 7GHz (c)

图 7：HL5887 放大器的输出驱动电压为 340mVp-p

系统带宽为 20GHz（a）、10GHz（b）和 7GHz（c）

级联放大器测量

接下来，我们展示 HL5867 和 HL5887 串联后的组合响应。HL5867 放大器用作第一级接收器，而 HL5887 用作第二级驱动器。这对放大器的级联总增益为 28dB。图 8 显示了以 75mVp-p 驱动的级联对的输出。从左到右，这些图像分别代表无 TTC (a)、29ps TTC (b) 和 47ps TTC (c)。级联放大器响应表现出比单个放大器中任何一个都更多的纹波。这在图 8a 中最为明显，其中未使用 TTC。输出幅度约为 2.0Vp-p。

图8：HL5867 + HL5887级联对的输出以75mVp-p驱动，无TTC（a），29ps TTC（b），47ps TTC（c）

HL5877 放大器测量

HL5877 型放大器是一款高增益限幅放大器，小信号增益为 27dB。它在 50mVp-p 至 850mVp-p 的宽输入幅度范围内提供 1Vp-p 的稳定输出幅度。当以 100mVp-p 驱动时，有效增益为 20dB。在此驱动级别下，顶线像差被压缩 7dB。这种非线性行为对于某些二进制应用来说是理想的。HL5877 不适合用于 PAM4 等多级信号应用，因为它将 4 级信号转换为 2 级（二进制）信号，如下图 9 所示，导致数据信息丢失。

图 9：HL5877 放大器的压缩输出以 75mVp-p（a）和 340mVp-p（b）驱动 （带有 HL9542-47 TTC 的 PAM4 输入信号）