负阻补偿型ＣＭＯＳ高Ｑ 值超宽带可调谐有源电感
根据Ｓ参数与Ｚ参数的转换关系，可得到电路的等效输入阻抗。调节偏置电压ＶＢＩＡＳ（从０．１Ｖ到３Ｖ），可得有源电感输入阻抗实部和虚部的特性，如图６所示。可以看出，加入负阻抗补偿网络后，等效输入阻抗的实部减小，在工作频率范围内最小值为０．００１，接近于零，最大值为０．９４６，不超过１，而等效输入阻抗的虚部最小值为６７．８８７，最大值为９４８．７３９，由此可见增大了品质因子Ｑ值。
图７所示为有源电感在不同偏压下等效电感值和Ｑ值随频率变化的曲线。可以看出，在３．１～５．２ＧＨｚ频率范围内，随着外部偏置电压的变化，等效电感值的可调范围为１．６５～４．０６ｎＨ（３．１ＧＨｚ以下）和０．０６～４０．９ｎＨ（５．２ＧＨｚ以下），Ｑ值的最小值可达到１ ００２．９。通过调节负阻补偿电路的偏置电压，实现了等效电感值和Ｑ值的可调谐，同时，负阻补偿电路实现了高Ｑ值。以上结果充分显示了有源电感的可调节性特点，同时验证了本文提出的有源电感结构的有效性和优越性。
最后，采用Ｃａｄｅｎｃｅ的Ｖｉｒｔｕｏｓｏ工具进行版图设计。图８（ａ）所示为本文设计的有源电感版图，图８（ｂ）所示为有源电感和无源电感版图的尺寸比较。
４ 结论
本文设计的超宽带可调有源电感具有面积小、电感值大、Ｑ值高、电感值可调谐等优点。有源电感的反馈偏置电路利用ＣＭＯＳ有源器件级联反馈结构实现，采用负阻补偿网络补偿有源电感的正电阻损耗，增大了Ｑ值。通过改变外部偏置电压，实现了对有源电感器电感值的调谐。采用ＴＳＭＣ ０．３５μｍ ＣＭＯＳ工艺，设计实现了有源电感的电路和版图。该有源电感的工作频率范围为３．１～５．２ＧＨｚ，Ｑ值最小达到１ ００２．９，随外部偏置的不同，等效电感值的可调范围为１．６５～４．０６ｎＨ（３．１ＧＨｚ以下）和０．０６～４０．９ｎＨ（５．２ＧＨｚ以下），版图尺寸仅为６５μｍ×８６μｍ。在超宽带低噪声放大器（ＵＷＢ－ＬＮＡ）中使用高性能有源电感（不使用面积大的片上螺旋电感和片外电感），可节省面积，提高集成度，降低成本，提高电路的增益－带宽。