高Q值超宽带可调谐有源电感制造技术

本发明专利技术提供一种高Q值超宽带可调谐有源电感，涉及射频集成电路技术领域，以解决现有有源电感的电感值、Q值均不高，实部损耗比较大的问题。该发明专利技术包括电源、输入端与CMOS源随结构，其中，还包括传输线结构、有源反馈偏置、负阻补偿网络，所述传输线结构并联于所述CMOS源随结构的栅极和漏极之间，所述有源反馈偏置中的第二晶体管M2的源级与所述CMOS源随结构中的第一晶体管M1的栅级连接，第三晶体管M3的漏极与所述第一晶体管M1的源级连接，所述负阻补偿网络与所述有源反馈偏置中的第三晶体管M3的漏极连接，并且与所述CMOS源随结构的第一晶体管M1的漏极连接。本发明专利技术具有较大的电感值和品质因子Q，并使实部损耗减小。

High Q ultra wide band tunable active inductor

The invention provides a high Q ultra wideband tunable active inductor, relating to the technical field of radio frequency integrated circuits, in order to solve the problems that the inductance value and the Q value of the existing active inductance are not high and the real part loss is relatively large. The invention comprises a power supply, the input and the CMOS source with the structure, which also includes a transmission line structure, active feedback compensation network bias, negative resistance, the structure of transmission line parallel to the CMOS source with the structure of the connection between gate and drain, gate first transistor M1 source level of the active feedback second crystal the bias in the tube M2 and the CMOS source with the structure of the source and drain connection pole of the first transistor M1 third transistor M3, the negative resistance compensation network with the active feedback third transistor M3 bias in the drain connection, and with the CMOS as the first source the structure of M1 transistor drain connection. The invention has larger inductance and quality factor Q, and reduces real part loss.

【技术实现步骤摘要】
高Q值超宽带可调谐有源电感
本专利技术涉及射频集成电路
，特别是涉及一种高Q值超宽带可调谐有源电感。
技术介绍
电感是电子电路中重要的元件，广泛地应用于滤波器、带通放大器、高频补偿等各种电路中。在这些电路设计中往往采用片上螺旋电感或片外电感。随着集成电路器件特征尺寸的不断缩小，片上螺旋电感越来越难实现。由于片上无源电感存在着Q值低、面积大、成本高、不利于集成、电感值不便调谐、受Si衬底寄生影响大等缺点，严重限制了它在面积小、性能高的集成电路设计中的应用。为此，采用有源器件构成的有源电感应运而生。有源电感替代面积很大的片上螺旋电感，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。早期用MOSFET构成有源电感的电感值小，品质因子Q值低，工作频率低，带宽窄，可以通过采用Q值增强技术，来补偿寄生损耗，使有源电感的性能不断提高。合成有源电感的电路形式有多种，CMOS源随有源电感便是其中的一种，现已知的CMOS源随有源电感，其基本原理为将栅源之间的电容特性转化为一个电感特性，此种有源电感具有构成简单，容易实现等优点，然而该已知有源电感的实部损耗比较大，因此电感值小、Q值均不高。因此，本专利技术的目标是提出一种新的结构来进一步优化电路性能，来实现高Q值超宽带可调谐有源电感。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种高Q值超宽带可调谐有源电感，使其使实部损耗减小，并且具有较大的电感值和较高的品质因子Q。为了解决上述问题，本专利技术提供一种高Q值超宽带可调谐有源电感，包括电源、输入端与CMOS源随结构，其中，还包括传输线结构、有源反馈偏置、负阻补偿网络，所述传输线结构并联于所述CMOS源随结构的栅极和漏极之间，所述有源反馈偏置中的第二晶体管M2的源级与所述CMOS源随结构中的第一晶体管Ml的栅级连接，第三晶体管M3的漏极与所述第一晶体管Ml的源级连接，所述负阻补偿网络与所述有源反馈偏置中的第三晶体管M3的漏极连接，并且与所述CMOS源随结构的第一晶体管Ml的漏极连接。优选的，所述CMOS源随结构在第一晶体管Ml的栅级和源级之间并联一个电容Cby，所述电容Cby与所述第一晶体管Ml的栅源电容并联，得到总电容CT。优选的，所述传输线结构的等效输入阻抗Zs为电抗与实部损耗的电阻Rs的串联，通过传输线的电感特性使有源电感具有大的电感值。优选的，所述有源反馈偏置中的所述第二晶体管M2和所述第三晶体管M3采用级联的方式，来调节所述第一晶体管Ml源端电位，同时通过调节所述第二晶体管M2和所述第三晶体管M3最大程度地减小了偏置电路对所述有源电感的品质因子Q的影响。优选的，所述负阻补偿网络包括第四晶体管M4和第五晶体管M5，所述第四晶体管M4和第五晶体管M5的源级接地，所述负阻补偿网络补偿所述有源电感的实部损耗，提高所述有源电感的品质因子Q值，同时通过对所述第一晶体管Ml的源端电位进行调节，使跨导产生改变，实现对所述有源电感电感值的调谐。优选的，第六晶体管M6和第七晶体管M7构成电流镜，为所述负阻补偿网络提供偏置，实现所述负阻补偿网络的负阻特性。通过调节偏置电压Vbias、偏置电压Vbiasi偏置可以实现负阻补偿网络的动态可调谐。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术电路结构简单，基本单元为传统的CMOS源随结构，引入传输线结构及创新性的负阻补偿网络，电路原理清晰；利用了两个CMOS有源器件级联的反馈偏置结构代替了传统的电阻反馈来提供偏置；采用了负阻补偿网络，产生负阻抗，补偿了有源电感正电阻损耗，增大了 Q值。通过改变负阻补偿网络外部偏置电压可以调节负阻，同时也实现了对有源电感的电感值的调谐。以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明，该实施例仅用于解释本专利技术。并不对本专利技术的保护范围构成限制。【附图说明】图1是本专利技术的原理构造的一个实施例的示意框图；图2是用于本专利技术的现有CMOS源随结构电路不意图；图3是本专利技术的等效CMOS源随结构RL电路示意图；图4是本专利技术的电路示意图；图5是本专利技术的负阻补偿网络电路示意图；图6是本专利技术的负阻补偿网络交流小信号等效电路示意图；图7是本专利技术的交流小信号等效电路示意图；图8是本专利技术的等效电路示意图；图9是本专利技术的等效电感值随偏置电压的变化曲线示意图；图10是本专利技术的Q值随偏置电压的变化曲线示意图。主要元件符号说明:1-传输线结构 2-CM0S源随结构3_有源反馈偏置4-负阻补偿网络5-电源6-输入端【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本专利技术作进一步详细说明。但所举实例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术的实施例包括电源5、输入端6与CMOS源随结构2，其中，还包括传输线结构1、有源反馈偏置3、负阻补偿网络4，所述传输线结构I并联于所述CMOS源随结构2的栅极和漏极之间，所述有源反馈偏置3中的第二晶体管M2的源级与所述CMOS源随结构2中的第一晶体管Ml的栅级连接，第三晶体管M3的漏极与所述第一晶体管Ml的源级连接，所述负阻补偿网络4与所述有源反馈偏置3中的第三晶体管M3的漏极连接，并且与所述CMOS源随结构2的第一晶体管Ml的漏极连接。如图2和图3所示，其为CMOS源随结构有源电感，该有源电感电路等效输入阻抗为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高Q值超宽带可调谐有源电感，包括电源、输入端与CMOS源随结构，其特征在于，还包括传输线结构、有源反馈偏置、负阻补偿网络，所述传输线结构并联于所述CMOS源随结构的栅极和漏极之间，所述有源反馈偏置中的第二晶体管M2的源级与所述CMOS源随结构中的第一晶体管M1的栅级连接，第三晶体管M3的漏极与所述第一晶体管M1的源级连接，所述负阻补偿网络与所述有源反馈偏置中的第三晶体管M3的漏极连接，并且与所述CMOS源随结构的第一晶体管M1的漏极连接。

【技术特征摘要】
1.一种高Q值超宽带可调谐有源电感，包括电源、输入端与CMOS源随结构，其特征在于，还包括传输线结构、有源反馈偏置、负阻补偿网络，所述传输线结构并联于所述CMOS源随结构的栅极和漏极之间，所述有源反馈偏置中的第二晶体管M2的源级与所述CMOS源随结构中的第一晶体管Ml的栅级连接，第三晶体管M3的漏极与所述第一晶体管Ml的源级连接，所述负阻补偿网络与所述有源反馈偏置中的第三晶体管M3的漏极连接，并且与所述CMOS源随结构的第一晶体管Ml的漏极连接。2.如权利要求1所述的高Q值超宽带可调谐有源电感，其特征在于，所述CMOS源随结构在第一晶体管Ml的栅级和源级之间并联一个电容Cby，所述电容Cby与所述第一晶体管Ml的栅源电容并联，得到总电容Ct。3.如权利要求2所述的高Q值超宽带可调谐有源电感，其特征在于，所述传输线结构的等效输入阻抗Zs为电抗与实部损耗的电阻Rs的串联，通过传输线的电感特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万荣，周孟龙，谢红云，金冬月，丁春宝，赵彦晓，陈亮，付强，高栋，鲁东，张卿远，邵翔鹏，霍文娟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：