负阻补偿型CMOS高Q 值超宽带可调谐有源电感
2019-07-26 12:49:43 点击:
上一篇:中性点不接地系统小电流接地故障暂态等值电路的建立
1 引言
电感是射频电子电路中重要的元件。片上无源电感[1,2]存在品质因子(Q)低、面积大、成本高、不利于集成、电感值不便调谐等缺点。采用有源器件构成的等效电感(有源电感)替代片上螺旋电感,将极大地节省芯片面积,降低成本,摆脱寄生衬底的影响,有利于射频电路的全集成[3-5]。CMOS源随有源电感具有构成简单、实现容易等优点,但电感值和Q值都不高、工作频率低、带宽窄,可以通过采用Q值增强技术[6](如电阻反馈技术[4],RC反馈技术[7],负阻补偿技术[8,9]等)来补偿寄生损耗,使有源电感[10,11]的性能不断提高。本文提出一种CMOS源随结构有源电感拓扑,利用传输线、有源反馈偏置和负阻补偿网络使其具有电感值可调节、Q值高、面积小、频带宽、易集成等特点。采用反馈晶体管级联提供偏置,加入传输线及负阻补偿网络,利用传输线的阻抗特性、负阻补偿网络产生的负阻特性以及外偏置电压可调谐特性来增大电感值、提高Q值,并实现了对有源电感的可调谐。本文提出的有源电感拓扑结构对有源电感在射频集成电路的应用和全集成射频集成电路的设计具有重要的参考价值。
2 有源电感电路拓扑
采用场效应晶体管(FET)构成有源电感的电路形式多种多样,但最基本的原理都是将晶体管的本征电容转换为电感。CMOS源随有源电感结构[12,13]便是其中的一种,如图1(a)所示,等效电路如图1(b)所示。
有源电感的等效输入阻抗为: