[发明专利]一种用于片上电感的高频等效电路结构及其参数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频集成电路设计中的模型方法研究，用于模型的确定以及其参数的计算，尤其涉及一种用于片上电感的高频电感的等效电路结构及其参数计算方法。

背景技术

由于片上螺旋电感在射频集成电路中的广泛应用，建立高精度的片上电感模型显得越来越重要。目前射频(RF)单端电感模型普遍采用One-PI(π形)等效模型，但由于硅衬底的高损耗特性使得片上电感的Q值很低，使得建立电感模型比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于片上电感的高频等效电路结构及其参数计算方法，可以比较容易的建立电感模型。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于片上电感的高频等效电路结构，包括：一电感Lo，以表示高频电感的外电感值；二电容Cox1、Cox2，以表示顶层金属到衬底的氧化层电容；二并联结构，以用来模拟有损耗的衬底，一电阻R11，以表示接触孔(Via)的接触电阻，一电容Cs，以表示两端口之间两层金属的电容耦合；一梯型结构子电路，以用来模拟趋肤效应；其中电感Lo与电阻R₁₁、梯型结构子电路顺序串联后与所述电容Cs耦接；电容Cox1与二并联结构、电容Cox2顺序串联后与电容Cs耦接。上述并联结构由电容Csi1、电阻Rsi1，电容Csi2、电阻Rsi2分别并联组成；梯型结构子电路包括耦接的若干层小组，其中每一小组包括串接的一电感、一电容。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种用于片上电感的高频等效电路结构的参数计算方法，可用于梯型结构子电路为四层小组的高频电感的等效电路结构中，梯型结构子电路中约束关系为：${\mathrm{\α}}_R=\frac{R_1}{R_{\mathrm{DC}}},$${\mathrm{\α}}_L=\frac{L_1}{L_{\mathrm{int}}},$$x=\frac{R_2}{R_1}=\frac{R_3}{R_2}=\frac{R_4}{R_3}=\frac{L_1}{L_2}=\frac{L_2}{L_3}=\frac{L_3}{L_4},$其中，L_int为内电感，R_DC为直流电阻，R_i为第i层电阻L_i为第i层电感，i＝1-4；并且$\frac{1}{R_{\mathrm{DC}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\frac{1}{R_4};$且在低频时，梯型结构子电路总相位等于内电感与直流电阻的组合相位。