一种高Q值且频带可独立调谐的差分有源电感

设计了一种高Q值、频带可独立调谐的新型差分有源电感。采用多重共源-共栅调制结构,使有源电感具有小的等效串联电阻和高的Q值。采用多重共源负反馈结构,使有源电感具有小的等效并联电容、高的自谐振频率和宽的工作频带。通过对正跨导器跨导的调谐来实现对工作频带的调谐,同时,对负跨导器中共源管的跨导进行调谐,补偿因调谐工作频带而对Q值带来的影响,从而实现频带相对于Q值的独立调谐。对该新型差分有源电感进行性能验证,结果表明, 5.9 GHz时,有源电感的Q值高达1 143,电感值可达154 nH。工作频带在6.1~7.7 GHz之间调谐时,调谐范围可达26.2%,而Q值峰值在1 162~1 120之间变化,变化范围仅为3.6%。     

一种Q值高且可独立调节的新型宽带有源电感

基于回转器原理,提出了一种可在较宽频带内工作、具有大电感值和高Q值、Q值相对于电感值可以独立调节的新型有源电感。在回转器的负跨导器中,引入了调制MOS管。一方面,增加了一个新的回转通路,进而增加了回转次数,实现了大电感值。另一方面,创建了一个反馈支路,减小了等效串联电阻,实现了高Q值。将为正跨导器提供偏置的电流源与负跨导器交叉耦合连接,形成负阻结构,增大了等效并联电阻,进一步提高Q值。在有源电感的输入端串接小尺寸MOS管,减小了等效输入电容,实现了高的谐振频率和宽的工作频带。对有源电感进行验证,结果表明,Q峰值可高达1 996,电感峰值可高达54 nH,工作频带为0~12 GHz。协同调节有源电感的两个外部偏置电压时,实现了Q值相对于电感值的独立调节。Q值峰值从52到995大幅度变化时,电感峰值的变化幅度仅为5.3%。     

一款应用于多频带的基于新型Cascode有源电感的高Q带通滤波器

设计了一款基于新型Cascode有源电感和有源负阻电路的二阶差分有源带通滤波器。新型有源电感和有源负阻电路的采用可实现在滤波器Q值不变的条件下对滤波器的中心频率进行调节。仿真结果表明,通过调节有源电感和有源负阻电路的偏置条件,可有效增大滤波器的Q值,且在保持Q值恒定在226的条件下中心频率的变化范围为0.2-3.7GHz。滤波器的以上特性使其能很好地应用于多频带的无线系统。     

一种新型高线性高频有源电感

基于回转器原理,提出了一种具有高线性度、高Q值和大电感值的新型高频有源电感。将一MOS管与回转器中的负跨导器并联,形成跨导退化结构,降低了输入信号的波动的影响,实现了高线性度。在回转器的正跨导器中,引入了反馈电阻支路,增加了回转通路,实现了大电感值。将负电容电路与有源电感的输入端相连,减小了其等效输入电容和等效电阻,实现了宽工作频带与高Q值。对有源电感进行验证表明,电感工作频带为1~12GHz,在6.55GHz的高频下,Q值达到峰值566,同时,电感值可在19.6~26.3nH范围内调谐,Q值的线性度Q-1dB为-18dBm,同时在8.15GHz下,L值的线性度L-1dB为-20dBm。     

采用有源电感的小面积宽可调范围VCO

为了实现电感-电容压控振荡器(LC VCO)的全集成和小面积,同时使其振荡频率具有较宽的可调范围和较低的相位噪声,采用差分有源电感和Q值增强共源共栅电路结构,对LC VCO进行设计。采用差分有源电感代替螺旋电感,减小了芯片面积,并利用有源电感的可调性,增大了振荡频率的可调范围。采用Q值增强共源共栅电路结构,增加了LC VCO的输出功率和Q值,进而减小了相位噪声。基于TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺,采用Cadence仿真工具对LC VCO进行仿真验证。结果表明,LC VCO振荡频率的可调范围高达129%,在偏离最大振荡频率1 MHz处,最低相位噪声为-121.4 dBc/Hz,直流功耗为11 mW,优值FOMT(考虑到调谐范围)为-193.6 dBc/Hz。     

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。     

基于Multisim 11的品质因数计算与仿真分析

品质因数Q作为描述谐振电路性能的一项重要参数,直接影响谐振电路的通频带和选择性等指标,因此对品质因数进行研究有助于准确理解电路的谐振特性。Q值定义有多种不同的表述方法,也可以从不同的角度计算Q值。在此从研究Q的物理本质出发,分别就Q的能量定义、电路固有参数、复杂谐振电路端口等效和电路选频性能等方面综合剖析品质因数的不同计算方法,揭示了各种方法间的联系及电路的储能或频率选择特性。最后结合Multisim 11仿真软件对工程中常用的RL-C并联电路中功率、电压与电流等参量进行交流分析和参数扫描分析,通过实例计算与仿真验证了公式的正确性。     

兼有高Q值、高电感值、高线性度的新型全差分有源电感

联合采用Cascode拓扑、电阻反馈网络和电流前馈技术,提出了一款兼有高Q值、高电感值、高线性度的可调谐的Cascode新型全差分有源电感。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,利用安捷伦公司的射频仿真工具ADS完成了有源电感的设计与仿真验证,应用Cadence Virtuoso工具完成了版图的绘制。结果表明,通过改变差分有源电感外加偏置,可以实现Q和电感值的可调,在1.2 GHz时Q值达到了最大值2 653,并且在此频率下电感值也高达15.563 n H,同时电感的线性度与没加电流前馈时相比提高了11.3 d BV。     

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。     

采用Cascode拓扑和RC反馈网络的高Q差分有源电感

针对传统全差分有源电感在高频下品质因子Q较低的问题,联合使用Cascode拓扑和RC反馈网络对其进行优化。组合电路引入的双重负阻有效抵消了有源电感的寄生电阻,进而有效提高了高频下的Q值。基于Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用射频仿真软件ADS完成电路设计与仿真。仿真结果表明,在联合采用了Cascode拓扑和RC反馈网络后,在频率大于1 GHz时,有源电感的Q值明显提高;在1.3～3 GHz频率范围内,Q值均大于20;在2.1 GHz时,Q值达到最大值4 416,电感值变化范围为6.9～12 nH。     

On-chip solenoid inductors with high quality factor for high frequency magnetic integrated circuits

On-chip solenoid inductors for high frequency magnetic integrated circuits are proposed. The eddy current loss was reduced by dividing the inductor into three consecutive inductors connected in series. The inductor has an inductance of 1.1nH and the maximum quality factor (Q/sub max/) of 50.5. The self-resonant frequency and the operating frequency at Q/sub max/ are greater than 17.5GHz and 16.7GHz, respectively.     

一种性能多种重构的高频压控有源电感

提出了一种性能多种重构的高频压控有源电感(HFVCAI).电路主要由第一回转回路、第二回转回路以及调控支路构成,且第一回转回路和第二回转回路并联,调控支路与第一回转回路连接,两个回转回路均配置了外部调控端.通过协同调节3个外部调控端,可对HFVCAI的性能进行3种重构:在高频工作区能够对电感值进行大范围调控,且同时能保...     

一种Q-f与L-f特性增强的高线性有源电感

提出了一种品质因数(Q)-频率(f)特性与电感值(L)-频率(f)特性增强的新型高线性有源电感,主要由负跨导器、新型正跨导器、Q值增强调制模块、反馈电阻、两级电平转换电路和负跨导器分流支路组成。通过多个电路单元间的协同配合和所设置的三个外部偏置端电压的联合调谐,该有源电感不但具有高Q值,Q值相对于电感值可独立调节,而且高Q峰值及电感值在不同频率下能够基本保持不变,同时也有高的线性度。验证结果表明,在6 GHz下,Q值可在275~4 471之间变化,调谐率为176.8%,而电感值的变化率仅为1.5%；在4.8 GHz、5.2 GHz、5.6 GHz和6 GHz的4个频点下,分别获得了4 480、4 469、4 473和4 471的高Q峰值,变化率仅为0.24%,且电感值分别为7.532 nH、7.467 nH、7.909 nH、7.977 nH,变化率仅为6.3%；电感值的-1 dB压缩点为-13 dBV。     

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。     

Air Cavity Incorporation to LTCC Spiral Inductor for High Q-factor and SRF

We have devised a new LTCC spiral inductor incorporating an air cavity underneath for high Q-factor and high self-resonant frequency (SRF). The air cavity employed under the spiral reduces the shunt capacitance of the inductor, and results in high Q-factor and SRF of the embedded inductors. The optimized spiral inductor with the embedded air cavity shows a maximum Q of 51 and SRF of 9.1 GHz, while conventional spiral inductor has a maximum Q of 43 and SRF of 8 GHz with effective inductance of 2.7 nH.     

High-performance large-inductance embedded inductors in thin array plastic packaging (TAPP) for RF system-in-package applications

We report the first demonstration of high-Q embedded inductors fabricated using a thin-array-plastic-packaging (TAPP) technology. The TAPP technology provides a platform that integrates digital, analog, RF integrated circuits, along with high-performance passive components for system-in-package implementation. Embedded inductors ranging from 14 to 300 nH were fabricated. All the inductors with inductance less than 100 nH exhibit self-resonant frequency above 1 GHz. For a 14-nH inductor, Q factor of 35 was achieved at 1.6 GHz and the self-resonance frequency was measured at 6.15 GHz.     

基于有源网络和受控辅助电阻支路的有源电感

针对传统共漏-共栅-共源(CD-CG-CS)有源电感的不足,结合有源网络和受控辅助电阻支路,设计了一款具有大电感值,且可在不同频率下获得高Q峰值和在同一频率下对Q峰值进行大范围调谐的新型有源电感.基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,利用安捷伦公司的射频电路设计工具ADS软件对其进行仿真验证.仿真结果表明:当调节有源网络偏置时,在2.48～2.87 GHz的工作频带内,取得了10.89～ 13.16 nH的大电感值,在2.48,2.74和2.87 GHz三个不同频率下,分别取得了9 997,4 015和2 717的高Q峰值.当调节受控辅助电阻支路偏置时,在工作频率为3.10 GHz下,取得了11.65～17.61 nH的大电感值,Q峰值可在616～3 823之间进行大范围调谐.用Cadence Virtuoso工具进行版图设计,新型有源电感的版图面积较小,仅为21.5 μm×34.4 μm.     

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%。