[发明专利]一种射频电感电路

说明书

一种射频电感电路，由第一跨导单元(1)，第二跨导单元(2)，第三跨导单元(3)，频带拓展单元(4)以及第一可调偏置单元(5)，第二可调偏置单元(6)组成。其中，第一跨导单元(1)和第二跨导单元(2)构成第一回路，第一跨导单元(1)和第三跨导单元(3)构成第二回路。第一回路和第二回路并联，提高了总转换电容，增大了有源电感的等效电感值。第二回路中晶体管分别构成了负阻网络结构和负反馈网络，增大了有源电感的Q值和线性度。频带扩展单元(4)与电感电路的输入端连接，拓展了电感的工作带宽。本发明射频电感电路，不但具有宽频带与高线性，而且在高频区和高频区的任一频率下可同时具有高Q值和大电感值，且Q峰值可调谐。

技术领域

本发明涉及射频集成电路领域，特别是涉及一种可在高频下工作的电感元件。

背景技术

随着微电子技术的发展，集成电路向小尺寸、高频和高性能发展是必然趋势。射频集成电路要对宽动态范围的高频信号进行处理，相应地对所用的元器件也提出了高的要求，这些元器件必须能在高频下工作。电感元件就是其中之一。

在如今射频集成电路(RFIC)设计中，普遍使用在片螺旋电感，它由金属线构成，其电感值、品质因数与材料和自身尺寸存在固有关系。大的电感值，意味着长的金属线长度和大的面积。然而，长的金属线会带来大的寄生电阻，且在高频下存在趋肤效应，使寄生电阻更大，损耗增加，会大大地降低螺旋电感的Q值。另一方面，大的面积会导致大的寄生电容，使螺旋电感的谐振频率减小。因此，在片螺旋电感很难在高频下取得高的性能，如高的品质因数Q。而且，在片螺旋电感占用了大部分集成电路芯片面积，因此，成本高，集成难度大，制约了它在集成电路中的应用。所以研究人员对采用晶体管合成的有源电感产生了浓厚兴趣。由于是由晶体管合成的，所以它的尺寸很小，且可随器件尺寸的缩小而缩小。有源电感用于RFIC中，可减少集成电路的面积，降低成本，提高性能。

目前，对采用晶体管合成的有源电感电路的研究虽已经取得了一定进展，但由于有源电感性能与由晶体管构成的电路拓扑结构密切相关，已有的有源电感电路组成单元配置不够优化、单元之间缺乏有效协调，阻抗变换次数少，输入电容大，寄生电阻损耗大，导致工作频率不高，在高频下Q值低，甚至无电感性能，很难在高频下取得大的电感值和高Q值，更难于在高频区的任一频率下，同时具有大电感值和高Q值。另外，当输入信号在较宽范围内变化时，晶体管的跨导值会随输入信号而变化，导致电感值的线性度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高性能有源电感。本发明采用三个跨导单元以及频带拓展单元和可调偏置单元构成电感电路拓扑，通过各单元之间的有效相互配合、协调，有源电感具有宽频带、高线性度，在高频区和高频区的任一频率下，可同时具有高Q值和大电感值、Q峰值可调谐的特性。

本发明采用以下技术方案：

一款在高频区和高频区的任一频率下可同时获得高Q值与大L值且Q峰值可调谐的宽频带、高线性有源电感，其特征在于：包括第一跨导单元(1)，第二跨导单元(2)，第三跨导单元(3)，频带拓展单元(4)以及第一可调偏置单元(5)，第二可调偏置单元(6)，如图1所示。

射频电感电路中所述第一跨导单元(1)包括第四N型MOS晶体管(M_n4)、第五N型MOS晶体管(M_n5)；第二跨导单元(2)包括第一N型MOS晶体管(M_n1)；第三跨导单元(3)包括第三N型MOS晶体管(M_n3)、第二P型MOS晶体管(M_p2)；频带拓展单元(4)包括第七P型MOS晶体管(M_p7)、第八N型MOS晶体管(M_n8)、无源电感L₁、无源电感L₂；第一可调偏置单元(5)包括第六P型MOS晶体管(M_p6)；第二可调偏置单元(6)包括第九P型MOS晶体管(M_p9)。