Layout Design and Optimization of RF Spiral Inductors on Silicon Substrate

使用三维电磁场模拟的方法对相同硅衬底结构下不同布图结构的螺旋电感进行了模拟和分析.通过改变电感匝数、电感金属的宽度和间隔以及电感的内径,模拟和分析了电感性能的变化.给出了引起电感性能变化的原因.结果表明优化电感的几何参数可以有效地改善电感性能.得出了一些实用的设计原则,可有效地指导射频集成电路中集成电感的设计.     

硅基螺旋电感的几何参数设计和优化

使用三维电磁场模拟的方法对相同硅衬底结构下不同布图结构的螺旋电感进行了模拟和分析.通过改变电感匝数、电感金属的宽度和间隔以及电感的内径,模拟和分析了电感性能的变化.给出了引起电感性能变化的原因.结果表明优化电感的几何参数可以有效地改善电感性能.得出了一些实用的设计原则,可有效地指导射频集成电路中集成电感的设计.     

基于SOI衬底的射频电感优化设计

比较了SOI RF电感与体硅电感的性能,并根据模拟结果分析了电感中空面积,电感形状结构,金属宽度、间距对SOI电感品质因数Q、自谐振频率、电感量L的影响,最后提出了一种基于SOI衬底RF电感的优化设计原则.以往射频集成电感性能的比较并不固定电感值,而文中全部参数的变化都是在电感值相同的情况下进行比较.     

用分布电容模型分析和优化差分电感

建立了预测片上等效寄生电容的片上电感分布电容模型.预测和解释了差分电感的自激振荡频率的差异.实测数据显示,与单端驱动模式下的相同对称电感相比,差分驱动模式电感提高最大品质因数127%,具有更大的工作频率范围.设计和验证了低寄生电容的差分电感.     

耦合电感技术的优势

本文通过分析耦合电感技术优势,比较耦合电感技术与传统电感技术的设计对比,利用耦合电感提高系统性能。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/273276.htm     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.     

渐变悬浮电感参数化模型的仿真设计分析

针对目前片上电感无法同时提高品质因数和电感值的问题,设计了渐变悬浮电感参数化模型,研究了金属线宽及线圈间距的变化对电感性能的影响。进一步将其与双层电感模型相结合,利用HFSS软件仿真分析得到,双层渐变悬浮电感可兼顾磁场损耗、寄生电容、线圈互感等因素,同时大幅度提高品质因数和电感值,品质因数、电感值分别可达24. 66,118n H,较传统单层悬浮电感分别提高48%,436%。结果还表明上层线圈逆时针旋转0. 4°,其品质因数可提高4. 11%。     

双层螺旋RF MEMS电感的模拟与设计

分析了双层螺旋电感的等效电路模型,研究了一种与传统CMOS工艺兼容的MEMS工艺,通过腐蚀电感结构下的硅衬底使电感悬空.利用HFSS软件对一些双层螺旋微电感进行了模拟,模拟结果表明,相比传统单层电感,双层电感可以减少60%的芯片面积,10nH的电感也只需要很小的面积,经过MEMS后处理的双层螺旋电感的最大Q值都超过了20.     

基于SiGe HBT 的射频有源电感的设计

基于回转器原理,提出利用两个SiGe异质结晶体管,通过采用不同组态构成四种射频有源电感,其中包括两种正电感和两种负电感,并对它们的性能进行了比较.结果表明,共射组态与共集组态构成的有源电感的性能最优异,并就此做了详细讨论.在带宽为1～15.8 GHz的范围内,其电感值可以达到1 nH以上,电感的品质因数最大值达到75.4.通过调节晶体管的偏置电压,有源电感的电感峰值在1.268 nH-1.914 nH范围内变化.电感值的可调谐性对增强电路设计的可复用性及灵活性具有现实意义.     

精确高效的渐变结构片上螺旋电感的电感值分析技术

与传统的金属线宽和间距固定不变的无源片上螺旋电感相比,线宽和间距由外圈到内圈渐变的新型结构电感能有效提高电感品质因子.这种新结构电感的出现使得Jenei等人提出的闭合电感公式已不再适用于其电感值的计算,而改进的wheeler公式计算误差又较大.针对这种情况,文中提出了一种以圈为单位分圈迭代求自感,用整体平均法计算互感的平面螺旋电感的电感值计算方法.该算法分析值与HFSS仿真值相比,误差小于3%,与样品测量值相比,误差小于4%.因此该算法具有计算速度快、精度高的特点,能用于渐变结构片上螺旋电感的高效设计,并可缩短设计周期.     

寄生电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响

相比于传统的Si IGBT功率器件而言,碳化硅MOSFET可达到更高的开关频率、更高的工作温度以及更低的功率损耗.然而,快速的暂态过程使开关性能对回路的寄生参数更加敏感.因此,为了评估寄生电感对碳化硅MOSFET开关性能的影响,基于回路电感的概念,将栅极回路寄生电感、功率回路寄生电感以及共源极寄生电感等效成3个集总电感,并且从关断过电压、开通过电流及开关损耗等3个方面,对这3个电感对SiC MOSFET开关性能的影响进行了系统的对比研究.研究表明:共源极寄生电感对开关的影响最大,功率回路寄生电感次之,而栅极回路寄生电感影响最小.最后,基于实验分析结果,为高速开关电路的布局提出了一些值得借鉴的意见.     

利用电流传送器设计微波有源电感

本文借鉴低频电路中用电流传送器综合低频有源电感的思路提出一种设计微波有源电感的新方法.根据这种方法.获得了八种微波有源电感的电路结构.并且实际设计制作了一个小型化低损耗的芯片有源电感.这种方法非常适合于设计MMIC微波有源电感或有源滤波器.     

精确高效的渐变结构片上螺旋电感的电感值分析技术

与传统的金属线宽和间距固定不变的无源片上螺旋电感相比,线宽和间距由外圈到内圈渐变的新型结构电感能有效提高电感品质因子.这种新结构电感的出现使得Jenei等人提出的闭合电感公式已不再适用于其电感值的计算,而改进的wheeler公式计算误差又较大.针对这种情况,文中提出了一种以圈为单位分圈迭代求自感,用整体平均法计算互感的平面螺旋电感的电感值计算方法.该算法分析值与HFSS仿真值相比,误差小于3%,与样品测量值相比,误差小于4%.因此该算法具有计算速度快、精度高的特点,能用于渐变结构片上螺旋电感的高效设计,并可缩短设计周期.     

基于SOI衬底的射频电感优化设计

比较了SOIRF电感与体硅电感的性能 ,并根据模拟结果分析了电感中空面积 ,电感形状结构 ,金属宽度、间距对SOI电感品质因数Q、自谐振频率、电感量L的影响 ,最后提出了一种基于SOI衬底RF电感的优化设计原则 .以往射频集成电感性能的比较并不固定电感值 ,而文中全部参数的变化都是在电感值相同的情况下进行比较     

射频电路中平面螺旋电感的计算

介绍了单晶集成电感、单晶传输线变压器以及将其作为balun的运用方案.对射频电路中平面螺旋电感的分布参数模型进行了分析,进而讨论了平直导体的电感值的理论计算方法,然后以此为基础,以两圈的长方形、一圈的平面螺旋线圈电感和正方形平面螺旋电感为例计算了其电感值.     

螺旋电感品质因数Q的GP优化

为了提高螺旋电感的品质因数,综合多种变量进行高效的优化,提出一种GP优化的方法来得到螺旋电感品质因数最佳值.该方法通过matlab仿真分析了集成电路螺旋电感的一种物理模型,找出了对螺旋电感品质因数有影响的几个变量.在此基础上对螺旋电感模型整体进行了建模,在确定的电感值及一定限制条件下,用matlab进行螺旋电感品质因数Q的严格的GP优化.仿真结果表明,与遗传算法和等Q值线相比,GP优化的方法分别提高了14.5%和20.2%.     

金属线宽及线间距渐变的射频螺旋电感

为减少射频螺旋电感的金属导体损耗,提出了一种电感金属线宽及金属间距从外到内逐渐变小的新颖结构.与传统的固定金属线宽和间距的电感相比,该渐变结构电感涡流效应的影响较小,金属导体损耗减小,从而降低其串联电阻,品质因子Q值提高.实验结果确证了所提方法的正确性.对一个高阻硅衬底上6nH电感,优化设计的渐变结构电感Q值在2.46GHz处可达到14.25,比版图面积相同、固定线宽及间距的传统电感高11.3%.因此,在无线通信系统的射频前端,采用这种电感与射频集成电路结合,能获得更好的射频电路性能.     

金属线宽及线间距渐变的射频螺旋电感

为减少射频螺旋电感的金属导体损耗,提出了一种电感金属线宽及金属间距从外到内逐渐变小的新颖结构.与传统的固定金属线宽和间距的电感相比,该渐变结构电感涡流效应的影响较小,金属导体损耗减小,从而降低其串联电阻,品质因子Q值提高.实验结果确证了所提方法的正确性.对一个高阻硅衬底上6nH电感,优化设计的渐变结构电感Q值在2.46GHz处可达到14.25,比版图面积相同、固定线宽及间距的传统电感高11.3%.因此,在无线通信系统的射频前端,采用这种电感与射频集成电路结合,能获得更好的射频电路性能.     

陶瓷基板上的集成微电感模型与制作

对陶瓷基板上的集成微电感模型进行了分析.由于陶瓷基板的介电常数比Si基板低,电阻率极高,因此衬底损耗大大减小,从而有效提高了电感的Q值.同时,为了更好进行对比,研究中采用相同工艺在陶瓷基板和Si基板上同批制作了集成电感,两者的结构参数完全一致.测试结果表明,两者的电感值L基本相同,然而陶瓷基板上集成微电感Q值的峰值要比Si基板集成微电感高7左右,Si基板上Q值峰值在5 GHz以下,而陶瓷基板集成微电感的Q值峰值在10 GHz左右.