[发明专利]高Q值可调谐差分式有源电感

说明书

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术领域，尤其是涉及一种高Q值可调谐差分式有源电感。

背景技术

电感广泛应用于无线收发机中的各个射频集成电路模块，例如滤波器、低噪声放大器、压控振荡器等。在这些电路模块设计中，为了实现模块的全集成，人们通常使用片上螺旋电感。但片上螺旋电感存在着Q值低，面积大、制作成本高、不利于集成、电感值不可调谐等缺陷。

随着集成电路器件特征尺寸的不断减小，集成电路越来越向着高速、微型、可调谐方向发展，片上螺旋电感的上述缺点显得愈发明显，成为阻碍射频电路模块集成化的屏障。为此，人们提出采用有源器件构成有源电感来替代片上螺旋电感以解决这些问题。

与单端有源电感比，在双端差分有源电感中，由于采用了具有良好线性度和较强共模噪声抑制能力的差分电路拓扑，所以，采用差分结构的有源电感电路具有一定优势。然而，传统的差分有源电感存在实部损耗较大，Q值不高的问题，影响了它在电路中的应用。

因此，本发明的目标是提出一种新的电路拓扑结构以提高差分有源电感Q值，并实现可调性。

发明内容

针对传统差分有源电感的上述问题，本发明提出一种新型差分式有源电感电路拓扑，减小电阻损耗，使其具有高的Q值，同时实现电感值和Q值的可调谐性。

一种高Q值可调谐差分式有源电感，其特征在于：包括电源、输入输出端、偏置电路和由共源极连接的M_n3、M_n4晶体管和共栅极连接的M_n1、M_n2晶体管组成的差分Cascode结构，还包括有源电阻反馈网络，所述有源电阻反馈网络由M_p3晶体管和无源电阻R_f并联构成，并且所述有源电阻反馈网络的两端分别与所述M_n1、M_n2晶体管的漏极相连接；

所述差分Cascode结构包括四只NMOS晶体管M_n1、M_n2、M_n3和M_n4，共源极连接的M_n3和M_n4晶体管的栅极分别与M_n4、M_n3管的漏极相连接，构成一交叉耦合对；共栅极连接的M_n1、M_n2晶体管的栅极分别与M_n2、M_n1管的漏极相连接，构成另一交叉耦合对；所述M_n3、M_n4晶体管的漏极分别和M_n1、M_n2晶体管的源极相连接，形成差分Cascode结构；

所述偏置电路包括两个NMOS晶体管M_n5、M_n6和两个的PMOS晶体管M_p1、M_p2，所述的M_n5和M_n6晶体管作为偏置电流源，其漏极分别与所述M_n3、M_n4晶体管的源极相连接，为差分Cascode结构提供偏置电流；

所述PMOS晶体管M_p1、M_p2的漏极与M_n1、M_n2晶体管的漏极相连接；所述M_p3晶体管被偏置在三极管区，M_p3晶体管的源、漏极分别与无源电阻R_f两端连接，形成有源电阻反馈网络；所述有源电阻反馈网络的两端分别与M_n1、M_n2晶体管的漏极相连接。

所述偏置电路包括一个为有源电感提供偏置电流的电流源和一个提供偏置电压的电压源，所述电流源由两个NMOS晶体管M_n5、M_n6构成，其为有源电感电路提供偏置电流；所述电压源由两个偏置在三极管区的PMOS晶体管M_p1、M_p2构成，为所述M_n1、M_n2晶体管提供合适的漏极电压。

调节所述偏置电路中PMOS晶体管和NMOS晶体管的栅极电压，可以改变有源电感电路中的偏置电压和偏置电流值，从而实现对等效电感值和Q值的调节。

调节所述M_p3晶体管的栅极电压，来改变有源电阻反馈网络的阻值，实现对电路等效电感值和Q值的调节。