一种基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管合成的等效电感电路制造技术

一种基于金属

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管合成的等效电感电路


[0001]本专利技术涉及射频集成电路领域，特别是涉及一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体(MOS)场效应晶体管(FET)合成的等效电感电路。

技术介绍

[0002]在射频集成电路(RFIC)中，片上无源电感是常用的元件之一，通常采用薄金属线条以螺旋形式构成，它不但存在着面积大的缺点，同时由于存在着寄生电阻和电容及其衬底损耗，也导致它工作频率低、高频下品质因数值(Q)低，另外由于它的几何尺寸是固定的，它的性能参数指标也不可调谐。这些不足，严重限制了它在小面积、可调谐、高频、高性能的RFIC中应用。而采用MOSFET合成的等效电感电路(即有源电感，AI)，为取代片上无源螺旋电感，提供了一个有吸引力的解决途径。
[0003]目前基于MOSFET合成的有源电感(AI)，为了改善电感值(L)、Q值、L值线性度和噪声等性能参数指标其中一个时，不得不引入一个或多个附加电路单元，如果要同时改善不同的性能参数指标，需要引入更多的附加电路，这样不但增加了AI电路复杂度，而且在改善AI的一个性能参数指标时，往往不可避免地会退化另一个性能参数指标，因此目前报道的AI电路，难以在一个AI电路中兼顾高的Q值、大电感值、高的L值线性度和较低的噪声。因此迫切需要对AI电路中的不同跨导器电路结构同时进行优化，也需要对用于改善Q值、L值和L值线性度的不同附加电路单元的结构及其相互连接进行优化，以强化所采用的附加电路单元的多功能性以代替单功能性和强化不同电路单元间连接的紧密性，达到既减少电路单元的数量，又能相辅相成、形成协同效应的目的，使得一个合成的等效电感电路能够兼顾多个性能参数，最终取得优秀的综合性能。

技术实现思路

[0004]为了解决当前有源电感存在的上述不足，本专利技术创新性地提出了一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管合成的等效电感电路。构建了由第一跨导单元(1)、第二跨导单元(2)、第一反馈电阻单元(5)构成的第一回路，且第一偏置单元(3)、第二偏置单元(4)分别为第一跨导单元(1)、第二跨导单元(2)提供直流偏置；由第三跨导单元(6)、第四跨导单元(7)和第二反馈电阻单元(10)构成的第二回路，且第三偏置单元(8)、第四偏置单元(9)分别为第三跨导单元(6)、第四跨导单元(7)提供直流偏置。并且，将第三偏置单元(8)和第四跨导单元(7)中的两个MOS场效应晶体管进行交叉耦合连接以产生负阻，与第一反馈电阻单元(5)、第二反馈电阻单元(10)、配置为调制的共源
‑
共栅结构的第二跨导单元(2)以及配置为共源
‑
共栅结构第四跨导单元(7)一起，共同提高Q值；进一步地，第一回路和第二回路在共同的输入端Z
in
、电源端V
DD
和地端GND之间并联，使得由第三偏置单元(8)和第四跨导单元(7)中的两个MOS场效应晶体管交叉耦合连接而产生的正反馈效应，能够同时抑制第一跨导单元(1)的跨导和第三跨导单元(6)的跨导的压缩，进而改善有源电感的L值线性度。最终本
专利技术能够同时具有高Q值、大电感值、高的L值线性度和较低的噪声。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管合成的等效电感电路，电路拓扑如图1所示，其特征在于，由第一跨导单元(1)、第二跨导单元(2)、第一偏置单元(3)、第二偏置单元(4)、第一反馈电阻单元(5)、第三跨导单元(6)、第四跨导单元(7)、第三偏置单元(8)、第四偏置单元(9)以及第二反馈电阻单元(10)构成。为了叙述方便起见，以下将金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管简写为MOS晶体管。
[0007]所述的一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管合成的等效电感电路的第一跨导单元(1)包括第一N型MOS晶体管(M1)；第二跨导单元(2)包括第二N型MOS晶体管(M2)、第三N型MOS晶体管(M3)、具有第一电压偏置端(V
bias1
)的第四N型MOS晶体管(M4)和第五N型MOS晶体管(M5)；第一偏置单元(3)包括具有第二电压偏置端(V
bias2
)的第六N型MOS晶体管(M6)；第二偏置单元(4)包括第一无源电阻(R1)、第七P型MOS晶体管(M7)和第八P型MOS晶体管(M8)；第一反馈电阻单元(5)包括第二无源电阻(R2)和具有第三电压偏置端(V
bias3
)的第九N型MOS晶体管(M9)；第三跨导单元(6)包括第十N型MOS晶体管(M
10
)；第四跨导单元(7)包括具有第四电压偏置端(V
bias4
)的第十一N型MOS晶体管(M
11
)和第十二N型MOS晶体管(M
12
)；第三偏置单元(8)包括第十三N型MOS晶体管(M
13
)；第四偏置单元(9)包括具有第五电压偏置端(V
bias5
)的第十四P型MOS晶体管(M
14
)；第二反馈电阻单元(10)包括第三无源电阻(R3)和具有第六电压偏置端(V
bias6
)的第十五N型MOS晶体管(M
15
)。
[0008]所述的一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管合成的等效电感电路的输入端Z
in
同时连接第一N型MOS晶体管(M1)的源极、第三N型MOS晶体管(M3)的栅极、第六N型MOS晶体管(M6)的漏极、第十N型MOS晶体管(M
10
)的源极、第十二N型MOS晶体管(M
12
)的栅极以及第十三N型MOS晶体管(M
13
)的漏极；第一N型MOS晶体管(M1)的漏极与电源端V
DD
相连，第一N型MOS晶体管(M1)的栅极同时连接第二无源电阻(R2)的第一端以及第九N型MOS晶体管(M9)的源极；第二N型MOS晶体管(M2)的漏极同时连接第八P型MOS晶体管(M8)的漏极、第二无源电阻(R2)的第二端以及第九N型MOS晶体管(M9)的漏极，第二N型MOS晶体管(M2)的栅极同时连接第四N型MOS晶体管(M4)的源极以及第五N型MOS晶体管(M5)的漏极，第二N型MOS晶体管(M2)的源极同时连接第三N型MOS晶体管(M3)的漏极以及第五N型MOS晶体管(M5)的栅极；第三N型MOS晶体管(M3)的源极与地端GND相连；第四N型MOS晶体管(M4)的漏极与电源端V
DD
相连，第四N型MOS晶体管(M4)的栅极与第一电压偏置端(V
bias1
)相连；第五N型MOS晶体管(M5)的源极与地端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体(MOS)场效应晶体管合成的等效电感电路，其特征在于，由第一跨导单元(1)、第二跨导单元(2)、第一偏置单元(3)、第二偏置单元(4)、第一反馈电阻单元(5)、第三跨导单元(6)、第四跨导单元(7)、第三偏置单元(8)、第四偏置单元(9)以及第二反馈电阻单元(10)构成；其中，所述的第一跨导单元(1)包括第一N型MOS晶体管(M1)；第二跨导单元(2)包括第二N型MOS晶体管(M2)、第三N型MOS晶体管(M3)、具有第一电压偏置端(V
bias1
)的第四N型MOS晶体管(M4)和第五N型MOS晶体管(M5)；第一偏置单元(3)包括具有第二电压偏置端(V
bias2
)的第六N型MOS晶体管(M6)；第二偏置单元(4)包括第一无源电阻(R1)、第七P型MOS晶体管(M7)和第八P型MOS晶体管(M8)；第一反馈电阻单元(5)包括第二无源电阻(R2)和具有第三电压偏置端(V
bias3
)的第九N型MOS晶体管(M9)；第三跨导单元(6)包括第十N型MOS晶体管(M
10
)；第四跨导单元(7)包括具有第四电压偏置端(V
bias4
)的第十一N型MOS晶体管(M
11
)和第十二N型MOS晶体管(M
12
)；第三偏置单元(8)包括第十三N型MOS晶体管(M
13
)；第四偏置单元(9)包括具有第五电压偏置端(V
bias5
)的第十四P型MOS晶体管(M
14
)；第二反馈电阻单元(10)包括第三无源电阻(R3)和具有第六电压偏置端(V
bias6
)的第十五N型MOS晶体管(M
15
)；所述的一种基于金属
‑
氧化物
‑
半导体(MOS)场效应晶体管合成的等效电感电路的输入端Z
in
同时连接第一N型MOS晶体管(M1)的源极、第三N型MOS晶体管(M3)的栅极、第六N型MOS晶体管(M6)的漏极、第十N型MOS晶体管(M
10
)的源极、第十二N型MOS晶体管(M
12
)的栅极以及第十三N型MOS晶体管(M
13
)的漏极；第一N型MOS晶体管(M1)的漏极与电源端V
DD
相连，第一N型MOS晶体管(M1)的栅极同时连接第二无源电阻(R2)的第一端以及第九N型MOS晶体管(M9)的源极；第二N型MOS晶体管(M2)的漏极同时连接第八P型MOS晶体管(M8)的漏极、第二无源电阻(R2)的第二端以及第九N型MOS晶体管(M9)的漏极，第二N型MOS晶体管(M2)的栅极同时连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万荣，吴银烽，那伟聪，任衍贵，王晓雪，高文静，李楠星，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：