一种高线性高频有源电感制造技术

一种高线性高频有源电感属于电路领域，包括可调正跨导单元(1)，可调高线性负跨导单元(2)，反馈单元(3)，等效负电容

【技术实现步骤摘要】
一种高线性高频有源电感


[0001]本专利技术涉及射频器件与集成电路设计领域，特别是涉及一种在具有宽频带、高频下的大电感值和Q值及其可调节性、高线性的有源电感电路。

技术介绍

[0002]随着微电子技术快速发展，集成电路中晶体管有源器件的尺寸不断缩小，性能不断提高，而在片无源器件的性能却改善缓慢，且它们的性能与几何尺寸密切相关，阻碍了集成电路的尺寸随有源器件尺寸缩小而成比例的缩小和性能的提高。因此，在片无源器件迫切需要一个解决方案。
[0003]集成电路中常用的在片无源器件之一—无源螺旋电感，广泛应用在压控振荡器(VCOs)、低噪声放大器(LNAs)、功率放大器(PAs)等集成电路设计中，但由于它自身的固有缺点，如面积大、性能不能调谐、在高频下品质因数(Q)值低，因此它在小尺寸、低成本、高性能、可重构射频集成电路(RFIC)的设计中受到很大限制。采用晶体管有源器件合成的有源电感电路，为克服这些问题提供了一种较好的解决方案。与无源螺旋电感相比，有源电感电路由于采用小尺寸晶体管，具有较小的面积，用它来代替无源电感可极大地减小集成电路的面积，借助晶体管的高性能，可望获得优异的电感性能，同时通过对晶体管的偏压进行调节，可实现对电感性能的调谐。
[0004]目前已有的有源电感电路，由于电路结构相对简单，构成模块不够优化、配合不够，电感性能不够理想，尤其优异的综合性能缺乏，在高频下更是如此。一方面，有源电感在高频下仍然存在电感值小、Q值低等问题。另一方面，有源电感还面临着线性度低的问题，即当输入信号或偏置电流的幅值变化幅度较大时，晶体管的跨导值会发生较大变化，从而引起电感电路的等效电感值与Q值大的变化，引起线性度退化。电感的低线性度会恶化集成电路的性能，如导致VCO的相位噪声增加等。这些问题极大限制了有源电感在集成电路中的应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述有源电感电路存在的问题，本专利技术提供了一种有源电感电路，具有宽频带、高频下大的电感值和Q值及其可调节性、高频下的高线性等综合特性。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一款宽频带、高频下的大电感值和Q值及其可调节性、高线性的有源电感电路，其特征在于：包括可调正跨导单元(1)，可调高线性负跨导单元(2)，反馈单元(3)，等效负电容
‑
负电阻单元(4)。
[0008]所述高线性有源电感电路中的可调正跨导单元(1)包括第一N型MOS晶体管(M1)、第二P型MOS晶体管(M2)；可调高线性负跨导单元(2)包括第三N型MOS晶体管(M3)、第四N型MOS晶体管(M4)、第五N型MOS晶体管(M5)；反馈单元(3)包括反馈电阻(R)；等效负电容
‑
负电阻单元(4)包括第六N型MOS晶体管(M6)、第七N型MOS晶体管(M7)、第八N型MOS晶体管(M8)、第
九P型MOS晶体管(M9)、无源电感(L
s
)。
[0009]所述高线性有源电感电路的输入端(V
in
)同时连接第一N型MOS晶体管(M1)的源极、第四N型MOS晶体管(M4)的漏极、第五N型MOS晶体管(M5)的漏极、第六N型MOS晶体管(M6)的漏极、第七N型MOS晶体管(M7)的栅极和第九P型MOS晶体管(M9)的漏极；第一N型MOS晶体管(M1)的漏极同时与第二P型MOS晶体管(M2)的漏极、反馈电阻(R)的第一端相连；反馈电阻(R)的第二端同时连接第一N型MOS晶体管(M1)的栅极、第三N型MOS晶体管(M3)的栅极和第五N型MOS晶体管(M5)的栅极；第三N型MOS晶体管(M3)的漏极连接第四N型MOS晶体管(M4)的源极；第六N型MOS晶体管(M6)的栅极同时连接第七N型MOS晶体管(M7)的漏极和无源电感(L
s
)的第一端；第七N型MOS晶体管(M7)的源极连接第八N型MOS晶体管(M8)的漏极；第一可调电压源(V
tune1
)连接第四N型MOS晶体管(M4)的栅极，第二可调电压源(V
tune2
)连接第二P型MOS晶体管(M2)的栅极，控制电压(V
b1
)连接第九P型MOS晶体管(M9)的栅极，控制电压(V
b2
)连接第八N型MOS晶体管(M8)的栅极；电源(V
DD
)同时连接第二P型MOS晶体管(M2)的源极、无源电感(L
s
)的第二端和第九P型MOS晶体管(M9)的源极；第三N型MOS晶体管(M3)源极、第五N型MOS晶体管(M5)源极、第六N型MOS晶体管(M6)源极和第八N型MOS晶体管(M8)的源极，均连接地端。
[0010]进一步地，所述有源电感电路的可调正跨导单元(1)中第一N型MOS晶体管(M1)的漏极(即可调正跨导单元(1)的输出端)通过反馈单元(3)与可调高线性负跨导单元(2)中第三N型MOS晶体管(M3)的栅极(即可调高线性负跨导单元(2)的输入端)相连，第四N型MOS晶体管(M4)的漏极(即可调高线性负跨导单元(2)的输出端)与第一N型MOS晶体管(M1)的源极(即可调正跨导单元(1)的输入端，也是有源电感电路的输入端)相连，以上配置使得可调正跨导单元(1)和可调高线性负跨导单元(2)构成基础等效电感电路，在有源电感电路的输入端呈现感性特性。
[0011]进一步地，反馈单元(3)中反馈电阻(R)的第一端和第二端分别与可调正跨导单元(1)中第一N型MOS晶体管(M1)的漏极、可调高线性负跨导单元(2)中第三N型MOS晶体管(M3)的栅极相连，增大了有源电感电路的等效电感值；同时反馈电阻(R)的第二端与第一N型MOS晶体管(M1)的栅极相连，为第一N型MOS晶体管(M1)栅极提供自偏压。
[0012]进一步地，可调高线性负跨导单元(2)中第五N型MOS晶体管(M5)的栅极和漏极分别与第四N型MOS晶体管(M4)的漏极和第三N型MOS晶体管(M3)的栅极相连，减小了第三N型MOS晶体管(M3)跨导值随输入端电压(V
in
)的变化幅度，从而提高了有源电感的线性度；
[0013]进一步地，第七N型MOS晶体管(M7)的漏极同时与无源电感(L
s
)的第一端、第六N型MOS晶体管(M6)的栅极相连，而且第七N型MOS晶体管(M7)的栅极同时与第六N型MOS晶体管(M6)的漏极、第九P型MOS晶体管(M9)的漏极相连，第八N型MOS晶体管(M8)的漏极与第七N型MOS晶体管(M7)的源极相连为第七N型MOS晶体管(M7)提供偏置，V
DD
同时与第九P型MOS晶体管(M9)的源极和无源电感(L
s
)的第二端相连，以上配置所构成的等效负电容
‑
负电阻单元(4)，通过第七N型MOS晶体管(M7)的栅极与基础等效电感电路的输入端(即第一N型MOS晶体管(M1)的源极)相连，同时结合接地端，构成并联关系，一方面，利用利用其产生的等效负电容来抵消有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高线性有源电感电路，其特征在于，包括：可调正跨导单元(1)，可调高线性负跨导单元(2)，反馈单元(3)，等效负电容
‑
负电阻单元(4)；其中：所述高线性有源电感电路中的可调正跨导单元(1)包括第一N型MOS晶体管(M1)、第二P型MOS晶体管(M2)；可调高线性负跨导单元(2)包括第三N型MOS晶体管(M3)、第四N型MOS晶体管(M4)、第五N型MOS晶体管(M5)；反馈单元(3)包括反馈电阻(R)；等效负电容
‑
负电阻单元(4)包括第六N型MOS晶体管(M6)、第七N型MOS晶体管(M7)、第八N型MOS晶体管(M8)、第九P型MOS晶体管(M9)、无源电感(L
s
)；其中：所述高线性有源电感电路的输入端(V
in
)同时连接第一N型MOS晶体管(M1)的源极、第四N型MOS晶体管(M4)的漏极、第五N型MOS晶体管(M5)的漏极、第六N型MOS晶体管(M6)的漏极、第七N型MOS晶体管(M7)的栅极和第九P型MOS晶体管(M9)的漏极；第一N型MOS晶体管(M1)的漏极同时与第二P型MOS晶体管(M2)的漏极、反馈电阻(R)的第一端相连；反馈电阻(R)的第二端同时连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万荣，王晓雪，张思佳，谢红云，金冬月，那伟聪，李白，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：