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：
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负阻补偿网络由Ｍ４和Ｍ５构成，产生负阻，补偿该有源电感的实部损耗，提高有源电感的Ｑ值。Ｍ６和Ｍ７构成电流镜，为负阻补偿网络提供偏置，同时对Ｍ１的源端电位进行调节，实现对跨导ｇｍ１的改变，进而对有源电感的电感值进行调谐。
为了进一步显示负阻补偿网络的负阻特性，进行交流小信号等效分析，等效电路如图３（ｂ）所示。分析图３（ｂ）等效小信号电路的输入导纳参数：
由以上分析可知，通过调节负阻补偿网络中ＭＯＳ管的偏置电压ＶＢＩＡＳ和宽长比，可以改变等效负阻，补偿有源电感输入阻抗的实部损耗。有源电感全局电路拓扑结构的交流小信号等效电路如图４所示。
其中，ＲＰ表示旁路电阻，Ｒｅｑ表示等效电阻，Ｌｅｑ表示有源电感。
调节传输线使得等效阻抗的实部Ｒｓ很大，致使ＲＳ／／（－Ｒ）近似等价于－Ｒ，这样，电感的等效元件值可进一步表示为：
由上述表达式可知，加入负阻补偿网络后，可以通过增加ＭＯＳ管Ｍ４和Ｍ５的跨导来减小有源电感的等效输入阻抗的实部，以增大电感的Ｑ值。同时，通过外偏置电压ＶＢＩＡＳ来调节Ｍ１的源端电位，因此可以通过对跨导ｇｍ１和负阻补偿网络阻抗的改变，实现等效输入阻抗虚部的可调谐，即对有源电感的电感值进行调谐。加入传输线ＺＳ，使该有源电感的等效电感值Ｌｅｑ中引入电抗ＬＳ，实现了电感值的增大。
由以上分析可知，基于ＣＭＯＳ有源器件和传输线，采用有源反馈偏置电路和负阻补偿网络的有源电感电路具有面积小、电感值大、Ｑ值高、电感值可调谐等优点。
３ 有源电感电路仿真验证分析
在Ａｇｉｌｅｎｔ ＡＤＳ软件环境下对有源电感电路进行仿真验证。图５给出Ｓｍｉｔｈ圆图Ｓ（１，１）参数仿真曲线。在工作频率范围３．１～５．２ＧＨｚ内，偏置电压ＶＢＩＡＳ（０．１～３Ｖ）下，Ｓ（１，１）参数仿真曲线位于圆图上半区，呈现电感特性。