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。     

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.     

一种双回转器有源电感

针对基于共源-共栅负跨导器的传统单回转器有源电感(TSAI-CS-CG)的不足,联合采用双回转器结构、负阻网络和负反馈网络,提出了一款兼有大电感值、高Q值、高线性度、宽频带、可调谐特性的双回转器有源电感(DGAI)。基于TSMC 0.13μm RF CMOS工艺,利用是德科技公司的射频高级设计系统（ADS）进行验证。结果表明：电感工作频率范围为0~22.5GHz;Q峰值可达6883;电感的-1dB压缩点高达-17dBm;调节外部偏置,在频率为15GHz下,在频率为15GHz下,电感值可从19.59nH到73.41nH之间进行大范围调节。     

一种采用有源电感的可调增益小面积超宽带低噪声放大器

设计了一款采用可调谐有源电感（TAI）的可调增益的小面积超宽带低噪声放大器(LNA),输入级采用共基极结构,输出级采用射随器结构,分别实现了宽带输入和输出匹配;放大级采用带有反馈电阻的共射共基结构以取得宽的带宽,并采用TAI作负载,通过调节TAI的多个外部偏压使LNA的增益可调。结果表明,该LNA在2~9GHz的频带内,通过组合调节有源电感调节端口的偏压可实现S21在16.5~21.1dB的连续可调;S11小于-14.7dB;S22小于-19.3dB;NF小于4.9dB;芯片面积仅为0.049mm2。     

横向结构参数对SiGe HBT小信号模型参量的影响

为了分析了发射极条宽、条长、条数等横向结构参数对SiGe HBT小信号模型参数的影响,通过Jazz 0.35μm BiCMOS SiGe HBT的Y参量,得出了在不同横向结构参数下SiGe HBT的小信号模型参数.结果表明：增加发射极条宽、条长、条数时,小信号模型中的等效电阻值减小、等效电容增大、跨导也增大.在此基础上,分析了SiGe HBT横向结构参数对合成的有源电感特性的影响.在设计不同性能的有源电感时,所得结果对有源器件横向结构参数的选取有一定的指导意义.     

单载流子传输双异质结光敏晶体管频率特性分析

为了缓解光敏晶体管探测器在响应度和响应速度优化时存在的矛盾并提高响应度和响应速度,分析了单载流子传输( uni-travelling-carrier,UTC)双异质结光敏晶体管( double hetero-junction phototransistor,DHPT)中光生载流子对发射结结电容和集电结结电容的影响,建立了UTC-DHPT的频率特性模型. 基于所建模型,研究了UTC-DHPT在电学晶体管工作状态( double hetero-junction transistor, DHBT)、基极光偏置的二端工作模式( two terminal, 2T)和基极光电混合偏置的三端工作模式( three terminal, 3T)的光电流增益和光学特征频率. 结果表明:UTC-DHPT比传统的単异质结光敏晶体管( single hetero-junction phototransistor,SHPT)有更好的频率特性,3T工作模式下的UTC-DHPT可以同时提供高响应度和高响应速度.     

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。     

用于5G-WiFi的可变增益有源巴伦LNA

设计了一款应用于5G-WiFi的可变增益有源巴伦LNA。该LNA输入级在采用共源共栅结构的基础上加入了阻容并联负反馈和源级电感负反馈,在保证低噪声的同时提高了电路线性度;第二级通过编程和改变控制电压实现了增益双调节功能;输出级采用有源巴伦结构实现了信号振幅相同、相位相反的差分输出。电路基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺库仿真,结果表明,在5.8 GHz频率下,电路噪声系数为3.7 dB,最大增益可调节范围为5~20 dB,线性度IIP3达到－2.5 dBm,输入、输出的回波损耗均小于－25 dB。     

一种低功耗宽频率调谐范围的伪差分环形VCO

设计了一种低功耗、宽频率调谐范围的伪差分环形压控振荡器(VCO).电路设计分为振荡环路设计和电流源设计两部分.在振荡器的振荡环路部分,提出了一种新颖的降低功耗的方法,即通过动态地调节接入振荡环路的锁存器,减小驱动电流,降低功耗;在振荡器的控制电源部分,采用gain-boost结构,设计了一款理想的可控双电流源,实现了振荡器的宽频率调谐范围.基于SMIC 65 nm工艺,在1.8V工作电压下,对振荡器进行了后仿验证.结果表明,在频率为900 MHz时,振荡器的功耗仅为3.564 mW;当控制电压在0.6～1.8 V变化时,振荡器的频率调谐范围可宽达0.495 ～1.499 GHz.