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CMOS集成电感的建模与仿真

2019-07-09 13:22:39      点击:
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为了验证该模型的准确性,以一组八边形电感为例,建立间距S=1.5Ixm,金属线宽W=8m,圈数T=7的电感模型,其内径尺i从50Ixm以步长l0m变化到90m,均采用顶层金属为线圈主体制作。将流片所得到的电感Js参数带回ADS中进行数据处理,得到实测数据与仿真数据对比结果如表1,偏差计算结果为:电感值的偏差到小于6%,Q值的偏差达5.7%。同时,由于MATLAB初仿代码中的所用公式为螺旋电感计算公式,没有考虑临近等高频效应,所以用代码仿真得到的数据主要适用于频率较低的范围。因此,利用MATLAB与ADS结合仿真,可制作低频的比较简单的螺旋电感。

表1 电感参数.jpg

2CadenceVPCM(Virtuoso无源器件建模)定制电感

VPCM是CadenceVirtuoso中的用于电感建模的工具,它可以根据电路设计的实际需要生成特定电感。利用衬底技术文件中提供的金属层和多晶硅层的厚度、电导率等参数,VPCM可以定制简单的螺旋电感,差分电感,多层串、并联电感。定制电感的过程如下:1)根据需要选择电感结构:形状(圆形,正方形,八边形),结构(螺旋,差分),端口数(对称一两个端口;差分一带中间抽头);2)综合:根据需要制定仿真目标(工作频率,感值,最小Q值,最大允许面积,最小自谐振频率),选择仿真方式:准静态仿真,等效电路仿真或全波电磁场仿真。同时可根据经验设置初始仿真物理尺寸。VPCM进行综合优化后,可得到很多种不同尺寸的电感结构,需要根据电路实际性能及布局要求进行选择。

VPCM定制电感给电路设计带来了很大的方便,利用衬底技术文件中提供的金属层和多晶硅层的厚度、电导率等参数,VPCM根据需要的电感值、Q值和.(自谐振频率)生成电感的同时,还可生成电感的版图结构及等效电路模型。为了验证模型的准确性,采用SMICRFCMOS工艺生成一组电感,间距S=2m,并在硅片上实现这些电感,利用所测得的s参数获得l,参数,由公式(1)和式(2)可获得电感值和品质因数。