一种采用LC谐振电路的高频差分有源电感

提出了一种采用LC并联谐振电路的新型差分有源电感,实现了宽的工作频带、高的Q值、较大的电感值和可调谐功能.采用无源电感和MOS晶体管可变电容构成LC谐振电路,减小了等效串联电阻和等效并联电容,在增大电感值、Q值的同时,扩大了工作频带.仿真结果表明,在2～7.6 GHz频率范围内,该新型差分有源电感的电感值大于26 nH...     

基于0.6μm CMOS工艺的单片集成有源电感设计

采用0.6μmCMOS工艺实现了一种CMOS工艺单片集成有源电感的设计,其电路原理图由2个N型场效应晶体管和2个P型场效应晶体管构成,电感值可受直流偏置控制,占用面积小。仿真结果表明,该有源电感电路的工作频率范围为1MHz-1GHz,600MHz频率处电感的Q值达到26,等效电感值为400nH。     

基于0．6μm CMOST艺的单片集成有源电感设计

采用0．6μm CMOS工艺实现了一种CMOS工艺单片集成有源电感的设计，其电路原理图由2个N型场效应晶体管和2个P型场效应晶体管构成，电感值可受直流偏置控制，占用面积小。仿真结果表明，该有源电感电路的工作频率范围为1MHz-IGHz，600MHz频率处电感的Q值达到26，等效电感值为400nH。     

一种改进型共源-共栅-共漏有源电感

在传统共源-共栅-共漏(CS-CG-CD)有源电感的基础上，提出一种改进型有源电感。在负跨导器的CG晶体管与正跨导器的CD晶体管之间引入带有并联电阻的第一反馈回路和具有小尺寸晶体管的第二反馈回路；另外，在负跨导器的CS晶体管与正跨导器的CD晶体管之间引入调控支路；最终，通过不同模块的相互配合及其他三个外部调控端电压的联合调节，实现了对电感性能的两种重构：1)在同一频率下取得高的Q峰值且Q峰值相对L值可大范围独立调节；2)在不同频率下取得高的Q峰值且Q峰值保持基本不变。验证结果表明，在频率5.81 GHz下，Q峰值可从1 132调谐到15 491,调谐范围高达1 268.5%,而电感值在7.65～7.67 nH之间变化，变化率仅为0.26%;在频率5.72 GHz、7.12 GHz和7.93 GHz下，分别取得了1 274、1 317和1 310的高Q峰值，Q峰值变化率仅为3.38%,同时分别取得了大的电感值7.62 nH、8.08 nH和8.81 nH;有源电感的直流功耗约为38.61 mW。     

基于0.18μm CMOS RF工艺的有源电感设计与优化

提出一种带负反馈的新型折叠共源共栅有源电感,对相关电路结构和参数进行了设计,分析了影响有源电感性能的各种因素.基于TSMC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺,利用Cadence SpectreRF对电路进行了仿真和优化,得到电感值最大为138 nH,品质因子Q可达到59.     

一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感

设计了一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感。该电感主要由跨导增强模块、互补共源级模块以及单端负阻模块构成。其中,跨导增强模块不仅可以作为正跨导器,并且可实现对电感值的大范围调谐；互补共源级模块不仅可以作为负跨导器,并且可改善有源电感的线性度；单端负阻模块不仅提高了Q值,并且补偿由电感值的调谐导致的Q峰值的变化。最终,通过以上模块的相互配合及其外部端口电压的协同调控,改善了有源电感的线性度,而且实现了在同一频率下Q峰值相对于电感值可大范围独立调谐以及在不同频率下电感值相对于Q峰值可大范围独立调谐的优秀性能。验证结果表明,该有源电感电感值的-1 dB压缩点为-7 dBm；在2.07 GHz的频率下,Q峰值可从240调节到1573,而电感值从11.89 nH仅变化到12.11 nH；在0.989 GHz、2.070 GHz和3.058 GHz的不同频率下,取得了493.7、501.2和508.4的高Q峰值,变化率仅为3%,而相应频率下的电感值分别为16.1 nH、13.4 nH和6.8 nH,变化率为136.7%。     

射频前端宽带高Q值可调节集成有源电感

针对传统接地有源电感的电感值低、Q值低等缺点,提出了一种改进型的有源电感,并给出了等效电路图及等效阻抗的表达式。基于TSMC 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence软件,完成了电路和版图设计。提出的有源电感,在频率小于5GHz时,其等效电感值随频率变化很小,大于5GHz后,随频率变化略有增大。通过改变外加偏置电压,实现了电感值和Q值的可调,电感值可调范围为1.035～5.631nH,Q值最大值可达到1 557;同时,也可调节有源电感Q值达到最大值时所对应的工作频率。     

Cascode射频有源电感的设计

基于Cascode结构,提出了采用双共基异质结双极型晶体管级联反馈射频有源电感的设计方法,并与电阻反馈、单共基晶体管反馈构成的两种有源电感进行了比较.分别从理论上推导出了这三种不同反馈支路的有源电感的输入阻抗与等效电感,同时分析了影响其性能的因素.最终采用Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用安捷伦...     

采用调制晶体管和双反馈回路的有源电感

在共源共栅-共漏有源电感的基础上,联合采用调制晶体管和双反馈回路,提出了一种可在不同频率下获得高的品质因子(Q)峰值,且分别可在大、小范围内粗调和细调电感值的新型宽频带可调谐有源电感。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,利用ADS设计软件进行验证。结果表明,该有源电感在0~8.15 GHz的工作频率范围内,调节主回路的偏置电压,在频率为4.0,4.85,5.95 GHz时,分别获得1 154,6和1 293的高Q峰值。当Q值大于20时,其频率带宽均大于1.5 GHz,可以在43~132 nH之间粗调电感值的峰值。调节从回路的偏置电压,在5.95 GHz固定频率下,获得418~3 517的高Q峰值,且可以在10%比例范围内细调电感值的峰值。     

一种低压低功耗有源电感

提出了一种低压低功耗有源电感(LVLPAI)。它由新型正跨导器、负跨导器以及电平转换模块构成。其中,电平转换模块与新型正跨导器的输入端和负跨导器的输出端连接,同时,新型正跨导器采用了PMOS晶体管,并将栅极和衬底短接,最终使得有源电感可在低压下工作,且在不同频率下具有低的功耗。基于0.18 μm RF CMOS工艺进行性能验证,并与传统AI进行对比。结果表明,LVLPAI和传统AI比较,在1.5 GHz、2.7 GHz、4.4 GHz这三个频率处分别取得三个电感值3 326 nH、1 403 nH、782 nH的条件下,前者和后者的工作电压分别为0.8 V、1 V、1.2 V和1.5 V、1.6 V和1.7 V,分别下降了46.7%、37.5%、29.4%;功耗分别为0.08 mW、0.25 mW、0.53 mW和0.14 mW、0.31 mW、0.62 mW,分别下降了42.9%、19.4%、14.5%。     

激光微熔覆法制备空芯薄膜电感的研究

采用激光微熔覆方法制备了空芯薄膜电感,着重研究了激光功率密度对电感线宽影响,以及薄膜电感的结构参数变化对电感电性能影响。结果表明,线宽随激光功率密度增大而增大;电感量随着圈数增多、中心线间距增大、线宽变大而增大。通过优化激光工艺和结构参数,制备了面积5 mm×5 mm和9 mm×9 mm,线宽100 μm和120 μm,线中心间距250 μm和500 μm,圈数8和16,厚度1 μm的空芯回字型电感,在测试频率100 kHz～1 MHz条件下,电感量为240 nH±3 nH～1.2 μH±3 nH,单位面积电感量可达14.81 nH/mm2。通过实验证明,采用激光微熔覆法制备的微电感,在同样形状和面积下,可提高电感量。     

Surface micromachined solenoid on-Si and on-glass inductors for RFapplications

RF performance of surface micromachined solenoid on-chip inductors fabricated on a standard silicon substrate (10 Ω·cm) has been investigated and the results are compared with the same inductors on glass. The solenoid inductor on Si with a 15-μm thick insulating layer achieves peak quality (Q-) factor of 16.7 at 2.4 GHz with inductance of 2.67 nH. This peak Q-factor is about two-thirds of that of the same inductor fabricated on glass. The highest performance has been obtained from the narrowest-pitched on-glass inductor, which shows inductance of 2.3 nH, peak Q-factor of 25.1 at 8.4 GHz, and spatial inductance density of 30 nH/mm². Both on-Si and on-glass inductors have been modeled by lumped circuits, and the geometrical dependence of the inductance and Q-factor have been investigated as well     

A High-Efficiency DC–DC Converter Using 2 nH Integrated Inductors

Historically, buck converters have relied on high-Q inductors on the order of 1 to 100 muH to achieve a high efficiency. Unfortunately, on-chip inductors are physically large and have poor series resistances, which result in low-efficiency converters. To mitigate this problem, on-chip magnetic coupling is exploited in the proposed stacked interleaved topology to enable the use of small (2 nH) on-chip inductors in a high-efficiency buck converter. The dramatic decrease in the inductance value is made possible by the unique bridge timing of the stacked design that causes magnetic coupling to boost the converter's efficiency by reducing the current ripple in each inductor. The magnetic coupling is realized by stacking the two inductors on top of one another, which not only lowers the required inductance, but also reduces the chip area consumed by the two inductors. The measured conversion efficiency for the prototype circuit, implemented in a 130-nm CMOS technology, shows more than a 15% efficiency improvement over a linear converter for low output voltages rising to a peak efficiency of 77.9 % for a 0.9 V output. These efficiencies are comparable to converters implemented with higher Q inductors, validating that the proposed techniques enable high-efficiency converters to be realized with small on-chip inductors.     

MEMS技术制作的螺线管微电感

考虑和分析了螺线管微电感的几何结构参数对微电感性能的影响,利用MEMS技术制作了四种不同几何结构的高性能射频螺线管微电感。这些微电感采用铜线圈,以减小线圈寄生电阻,且制作工艺简单,成本低,与IC相兼容。测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有较高的Q值,在频率分别为6 GHz,4.4 GHz,5.8 GHz和5.6 GHz,微电感Q峰值为38,19.1,24.1和21.9,所对应的电感量为1.81 nH,1.07 nH,1.03 nH和1.17 nH。     

MMIC用多层磁膜电感研究

采用磁控溅射生长磁膜工艺,结合BCB(苯并环丁烯)平坦化技术,首次制作了"金属线圈/磁膜/金属线圈(M/F/M)"和"磁膜/金属线圈/磁膜/金属线圈(F/M/F/M)"两种结构的多层磁膜电感,整个工艺与标准MMIC工艺兼容.在2 GHz处,"金属线圈/磁膜/金属线圈"结构电感的电感量为7.5 nH,品质因数为7.17,...     

Microwave Active Inductors

In this letter, the experimental proofs of two microwave active inductors with very high quality factor, namely Differential Boot-Strapped Inductor (D-BSI) and Cross-Coupled Differential Boot-Strapped Inductor (CCD-BSI), are presented. These circuits can be effectively implemented in modern RF-CMOS processes for high-Q equivalent integrated inductors at high frequency. The cases of study at 13 GHz have been designed and implemented in a modern standard 90 nm bulk CMOS process. The measurements on the test-chips show an equivalent inductance close to 3.2 nH with an associated quality factor up to 400 and a wide linearity range.      

隐埋电感工艺的开发与研究

通过蚀刻铜箔结合导通孔连接的方法在四层PCB中制得了大小从120 nH到1 400 nH的三维螺旋隐埋电感,品质因数分别为6～31(测量频率为1 MHz)。所制得隐埋电感既包括垂直轴线,也包括水平轴线三维螺旋隐埋电感线圈;既包括平面螺旋电感和三维螺旋线圈,又包括两者的复合。另外通过对比研究不同物理参数对垂直轴线三维隐埋电感的影响,结果发现在相同周长的情况下,圆形电感略优于方形电感;电感大小和线圈的面积及圈数成正比,与线圈间距成反比;品质因数随着线圈的面积、圈数和线圈间距的变化而略有变化。     

新颖的常规硅工艺实现的侧向螺线型片上集成电感

提出了一种用常规硅工艺实现的片上集成电感的螺线型新结构．制造工艺使用标准双层金属布线的常规硅工艺．测量了螺线型集成电感的S参数，从测量数据计算了集成电感的参量．实验的侧向螺线型片上集成电感的Q值峰值为1.3，电感量为22nH．对用两层金属层实现的侧向螺线型片上集成电感和单层金属的常规平面螺旋电感的实验结果进行了比较，电感量和Q值与常规平面螺旋电感有可比性．