具有大電感值、高q值的新型可調(diào)有源電感的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，涉及射頻集成電路技術(shù)，以解決現(xiàn)有的有源電感具有等效電感值和Q值較低，并且?guī)捿^窄的缺點(diǎn)的問題。該發(fā)明包括輸入輸出端、Cascode結(jié)構(gòu)和偏置電流源，其中，還包括有源電阻反饋和分流支路，所述有源電阻反饋包括無源電阻和第二NMOS管并聯(lián)，并且所述有源電阻反饋兩端分別與所述第二晶體管的基極和所述第三晶體管的集電極連接；所述分流支路包括第一NMOS管，并且所述第一NMOS管的漏極與第三晶體管的發(fā)射極連接。本發(fā)明通過對(duì)有源電阻反饋和分流支路中的NMOS管電壓的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了有源電感具有大的電感值、高的Q值以及對(duì)電感值和Q值的可調(diào)諧性。
【專利說明】具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感。
【背景技術(shù)】
[0002]電感在無線收發(fā)機(jī)中的各個(gè)射頻模塊(濾波器、低噪聲放大器、功率放大器、混頻器、壓控振蕩器等)有著重要作用，如阻抗變換、反饋、調(diào)諧、濾波等功能。
[0003]目前在這些集成電路模塊中應(yīng)用的比較多的電感是無源螺旋電感，但它具有占用芯片面積大、品質(zhì)因數(shù)Q低、電感值不可調(diào)諧等缺點(diǎn)。隨著集成電路越來越向高速、微型、可調(diào)、便攜化方向發(fā)展，這些缺點(diǎn)愈發(fā)明顯。為了解決無源螺旋電感的這些缺點(diǎn)，人們提出了一種利用有源器件構(gòu)成的等效電感電路(有源電感)來替代無源電感。
[0004]有源電感由于是采用有源器件構(gòu)成，所以其占用芯片的面積大為減少，只有無源螺旋電感的幾十到幾百分之一。通過調(diào)節(jié)有源電感電路的偏置，可以對(duì)構(gòu)成有源電感的跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。有源電感的這種可調(diào)諧性，可有效地補(bǔ)償因工藝、偏壓和溫度(PVT)的變化對(duì)集成電路的影響。但是傳統(tǒng)的有源電感具有等效電感值和Q值較低，并且?guī)捿^窄的缺點(diǎn)。
[0005]因此，當(dāng)下需要迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題就是:如何能夠創(chuàng)新的提出一種有效的措施，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，使其具有大的電感值、高的Q值以及對(duì)電感值和Q值的可調(diào)諧性的特性。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，包括輸入輸出端、Cascode結(jié)構(gòu)和偏置電流源,所述Cascode結(jié)構(gòu)包括共射極連接的第一晶體管、共基極連接的第三晶體管和共集電極連接的第二晶體管，其中，還包括有源電阻反饋和分流支路，所述有源電阻反饋包括無源電阻和第二 NMOS管并聯(lián)，并且所述有源電阻反饋兩端分別與所述第二晶體管的基極和所述第三晶體管的集電極連接；所述分流支路包括第一 NMOS管，并且所述第一 NMOS管的漏極與第三晶體管的發(fā)射極連接。
[0008]優(yōu)選的，所述偏置電流源包括第一電流源和第二電流源，所述第一電流源包括一PMOS管，為所述共射極連接的第一晶體管和所述共基極連接的第三晶體管提供偏置電流；所述第二電流源包括第三NMOS管，為所述共集電極連接的第二晶體管提供偏置電流。
[0009]優(yōu)選的，調(diào)節(jié)所述PMOS管和所述第三NMOS管的柵壓來調(diào)節(jié)等效電流源電流的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。
[0010]優(yōu)選的，所述第二 NMOS管工作在三極管區(qū)，調(diào)節(jié)第二 NMOS管的柵壓，進(jìn)而得到變化的等效電阻值，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。
[0011]優(yōu)選的，調(diào)節(jié)所述第一 NMOS管的柵壓，控制所述分流支路電流的大小，并且通過改變流經(jīng)所述共射極連接的第一晶體管和所述共基極連接的第三晶體管的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值的調(diào)節(jié)。[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本發(fā)明以Cascode結(jié)構(gòu)為基本電路框架，引入了有源電阻反饋和分流支路，通過對(duì)有源電阻反饋和分流支路中的NMOS管電壓的調(diào)節(jié)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有源電感具有大的電感值、高的Q值以及對(duì)電感值和Q值的可調(diào)諧性。
[0014]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明。并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的電路示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的小信號(hào)電路圖；
[0018]圖4是本發(fā)明的等效電路圖；
[0019]圖5是本發(fā)明在偏置I條件下等效電感值隨頻率變化的關(guān)系圖；
[0020]圖6是本發(fā)明在偏置I條件下Q值隨頻率變化的關(guān)系圖；
[0021]圖7是本發(fā)明在偏置2條件下等效電感值隨頻率變化的關(guān)系圖；
[0022]圖8是本發(fā)明在偏置2條件下Q值隨頻率變化的關(guān)系圖。
[0023]主要元件符號(hào)說明:
[0024]1-輸入輸出端 2-偏置電流源 3-有源電阻反饋
[0025]4-Cascode結(jié)構(gòu) 5_分流支路201-無源電阻
[0026]202-第二 NMOS 管 203-柵極電壓 211-第一 NMOS 管
[0027]212-柵極電壓 221-第一晶體管 222-第二晶體管
[0028]223-第三晶體管 231-PM0S管232-第三NMOS管
[0029]241-第一電流源 242-第二電流源
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖與實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。但所舉實(shí)例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例包括輸入輸出端1、Cascode結(jié)構(gòu)4和偏置電流源2，Cascode結(jié)構(gòu)4包括共射極連接的第一晶體管221、共基極連接的第三晶體管223和共集電極連接的第二晶體管222，其中，還包括有源電阻反饋3和分流支路5，有源電阻反饋3包括無源電阻201和第二 NMOS管202并聯(lián)，并且有源電阻反饋3兩端分別與第二晶體管222的基極和第三晶體管223的集電極連接；分流支路5包括第一 NMOS管211，并且第
一NMOS管211的漏極與第三晶體管223的發(fā)射極連接。
[0032]本發(fā)明采用創(chuàng)新的有源電阻反饋3結(jié)構(gòu)，有源電阻反饋3包括無源電阻201和第
二NMOS管202并聯(lián)，通過調(diào)節(jié)第二 NMOS管202的柵極電壓203使其工作在三極管區(qū)，從而得到隨柵極電壓203變化的可變電阻。
[0033]本發(fā)明有源電感的小信號(hào)電路圖和等效電路圖如圖3和圖4所示。有源電阻反饋3會(huì)在回路中形成一個(gè)額外的感抗，從而有效地增加有源電感的等效電感值。隨著等效電感值的增大，Q值也隨之增大。有源電阻反饋3在等效電感302和串聯(lián)電阻303表達(dá)式的分子中分別引入了一個(gè)大于I的項(xiàng)(1+Rfg3m)，等效電感302隨有源電阻反饋3的增大而增大，而串聯(lián)電阻303則隨有源電阻反饋3的增大而減小，等效電感302的增大和串聯(lián)電阻303的減小都有利于Q值的增大，通過調(diào)節(jié)構(gòu)成有源電阻反饋3的第二 NMOS管202的柵極電壓203改變有源電阻反饋3的大小來實(shí)現(xiàn)電感值和Q值的可調(diào)諧。
[0034]本發(fā)明的分流支路5包括第一 NMOS管211。通過調(diào)節(jié)第一 NMOS管211的柵極電壓212控制支路分流的大小，來改變流經(jīng)第一晶體管221的電流，從而調(diào)節(jié)第一晶體管221的跨導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值的調(diào)諧。分流支路5的引入，在等效電感302的表達(dá)式的分子中引入了 R。項(xiàng)，隨著第一 NMOS管211柵極電壓的增大R。減小，從而有利于等效電感值的增大，實(shí)現(xiàn)大電感值。
[0035]此外我們還可以通過調(diào)節(jié)PMOS管231和第三NMOS管232的柵壓來改變等效電流源的電流大小以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管跨導(dǎo)的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。
[0036]如圖3和圖4所不，為本發(fā)明電路的小彳目號(hào)電路圖和等效電路圖，其各等效參數(shù)表達(dá)式如下:
[0037]Cp=Cnl
【權(quán)利要求】
1.一種具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，包括輸入輸出端、偏置電流源和由共射極連接的第一晶體管、共基極連接的第三晶體管和共集電極連接的第二晶體管組成的Cascode結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括有源電阻反饋和分流支路，所述有源電阻反饋包括并聯(lián)的無源電阻和第二 NMOS管，并且所述有源電阻反饋兩端分別與所述第二晶體管的基極和所述第三晶體管的集電極連接；所述分流支路包括第一NMOS管，并且所述第一NMOS管的漏極與第三晶體管的發(fā)射極連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，其特征在于，所述偏置電流源包括第一電流源和第二電流源，所述第一電流源包括一 PMOS管，為所述共射極連接的第一晶體管和所述共基極連接的第三晶體管提供偏置電流；所述第二電流源包括第三NMOS管，為所述共集電極連接的第二晶體管提供偏置電流。
3.如權(quán)利要求2所述的具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，其特征在于，調(diào)節(jié)所述PMOS管和所述第三NMOS管的柵壓來調(diào)節(jié)等效電流源電流的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，其特征在于，所述第二 NMOS管工作在三極管區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的具有大電感值、高Q值的新型可調(diào)有源電感，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一 NMOS管的柵壓，控制所述分流支路電流的大小，并且通過改變流經(jīng)所述共射級(jí)連接的第一晶體管和所述共基極連接的第三晶體管的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值的調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】H03H11/04GK103532517SQ201310503445
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】張萬榮, 高棟, 謝紅云, 金冬月, 丁春寶, 趙彥曉, 陳亮, 付強(qiáng), 魯東, 周孟龍, 張卿遠(yuǎn), 邵翔鵬, 霍文娟 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)