[发明专利]一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感

说明书

一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感，该有源电感包括可变电容、有源反馈电阻、正跨导放大器、负跨导放大器、第一可调电流源、第二可调电流源、隔直电容。其中负跨导放大器为在共源极‑共栅极结构上加入多重电压调制电路；可调节的有源反馈电阻连接于正负跨导放大器之间，用于改善有源电感的实部损耗，进而进一步地提高Q值；可变电容连接于正跨导放大器的输入端和负跨导放大器的输出端，用于调节有源电感的负载电容，进而扩展电感值和Q值的调节范围。两个可调电流源分别为正跨导放大器和负跨导放大器提供直流偏置，并可以调节有源电感的工作频率范围。这些组成部分使得该有源电感的工作频率、电感值和Q值均可进行调节。

技术领域

本发明涉及射频器件与集成电路领域，特别是一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感。

背景技术

在射频集成电路(RFICs)中，电感是常用的元件之一。例如，在低噪声放大器中，使用电感可以实现输入输出的匹配，提高放大器的增益平坦度；在电压控制(电流控制)振荡器中，使用电感可以实现信号的发生；在混频器中，使用电感可以实现信号的调制。

在RFICs中通常使用片上螺旋电感。由于片上螺旋电感的电感值与其几何尺寸密切相关，电感值越大时，占据的芯片面积越大，在实际应用中，往往占据了大部分芯片面积，增加了芯片成本，限制了芯片集成度。且当芯片上存在多个电感时，不同电感之间会产生互感效应，严重影响了RFIC的整体性能。片上螺旋电感还存在着品质因子Q值低，电感值不可调等缺点。为了解决片上螺旋电感存在的问题，采用晶体管等有源器件合成的有源电感应运而生。

相比较于片上螺旋电感，有源电感具有占用芯片面积较小，电感值与Q值可调，制作成本较低等优点。有源电感除了可以代替无源电感使用外，还可以利用其可调性，补偿因工艺偏差、寄生效应等因素对RFIC性能产生的不利影响；可以重新配置RFIC参数，实现性能的调节。因此，在实际应用中有源电感具有较高的实用价值。

现有的有源电感通常采用回转器结构，将回转器自身的电容回转为等效电感，其中的负跨导放大器往往采用单级放大器结构，采用这种结构的有源电感存在着电感值可调范围小、Q值低、电感工作频率范围无法改变等缺点，限制了它们在高频RFICs中的应用。

发明内容

本发明提供一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感。本发明有源电感中的负跨导放大器，在共源极-共栅极结构的共栅极管上增加了多重电压调制电路，不但增大了负跨导放大器的输出阻抗，而且减小了由于等效串联电阻造成的损耗，提高了有源电感的Q值；进一步地，采用有源可调电阻作为反馈回路，能提高有源电感的Q值；另外，通过采用前置的可变电容，实现对负载电容的调节，增大了有源电感的电感值与Q值的可调范围；同时，通过调节有源反馈电阻的阻值以及调节负跨导放大器多重电压调制电路的控制电压，能够实现对有源电感的电感值和Q值的调节；通过调节正、负跨导放大器的偏置电流，可以改变正负跨导放大器的静态工作点，实现对工作频率范围的调节，从而使有源电感在不同工作频率范围内具有宽电感值调节范围，同时也具有高Q值，可满足宽调节范围、高性能RFICs设计对电感的需要。

本发明采用如下技术方案：

一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感，如图1所示，该有源电感包括可变电容、有源反馈电阻、正跨导放大器、负跨导放大器、第一可调电流源、第二可调电流源、隔直电容。

所述负跨导放大器的输出端与正跨导放大器的输入端通过有源反馈电阻连接；所述正跨导放大器的输出端与负跨导放大器的输入端连接；正跨导放大器与负跨导放大器相互交叉连接构成回转器，回转器将正跨导放大器包括可变电容在内的输入电容回转成等效电感。