[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

摘要

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。

主权项

1.一种高Q值、电感值与工作频率范围可调谐的有源电感，其特征在于：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，负跨导放大器由第三NMOS晶体管(M3)、第四NMOS晶体管(M4)、第五NMOS晶体管及第六MOS晶体管(M6)构成；第三NMOS晶体管(M3)与第六NMOS晶体管(M6)构成共源极‑共栅极结构，第四NNMOS晶体管(M4)与第五NMOS晶体管构成多重电压调制电路，与第三NMOS晶体管(M3)、第六NMOS晶体管(M6)构成的共源极‑共栅极结构一起构成了复合结构，不但增大了有源电感的输出阻抗，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；同时，多重电压调制电路的引入，也增强了有源电感的可调性；正跨导放大器由第八NMOS晶体管(M8)构成，为单级共源极放大器；正跨导放大器与负跨导放大器相互交叉连接构成了回转器结构，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；可变电容由第九NMOS晶体管(M9)构成，其源极与漏极相连接，栅极为可变电容的第一端，连接于正跨导放大器的输入端和负跨导放大器的输出端，衬底电极为可变电容的第二端，与地端连接，一方面，可变电容作为回转电容的一部分，增强了电路的回转性能，另一方面，通过调节第九NMOS晶体管(M9)的源极和漏极的电压Vtune5，将改变第九NMOS晶体管(M9)的沟道厚度，使得沟道电容发生改变，从而实现对有源电感的电感值和Q值的调节；有源反馈电阻由第七NMOS晶体管(M7)与电阻(R1)并联构成，连接于正跨导放大器的输入端和负跨导放大器的输出端之间，增大了有源电感的输出阻抗，改善了实部损耗，提高了有源电感的Q值；通过调节有源反馈电阻的阻值能够实现对有源电感的电感值和Q值的调节；第一可调电流源由第一PMOS晶体管(M1)和第二PMOS晶体管(M2)构成，为负跨导放大器提供直流偏置；第二可调电流源由第十NMOS晶体管(M10)构成，为正跨导放大器提供直流偏置；第一可调电流源可独立对负跨导放大器进行调节；同时调节两个可调电流源，将改变正负跨导放大器的偏置电流的大小，从而调节正负跨导放大器的静态工作点，使得有源电感的工作频率范围发生变化，实现了对于有源电感工作频率范围的调节；隔直电容由电容(C1)构成；其中：第一PMOS晶体管(M1)的源极与VDD相连，漏极与第四NMOS晶体管(M4)的漏极相连，栅极连接第一可调电压源Vtune1；第二PMOS晶体管(M2)的源极与VDD相连，漏极与第三NMOS晶体管(M3)的漏极相连，栅极连接第二可调电压源Vtune2；第四NMOS晶体管(M4)的源极与第五NMOS晶体管(M5)的漏极相连，栅极连接第三可调电压源Vtune3；第五NMOS晶体管(M5)的源极连接地端，栅极连接第六NMOS晶体管(M6)的漏极，第三NMOS(M3)晶体管的栅极与第四NMOS(M4)晶体管的漏极相连，源极与第五NMOS(M5)晶体管的栅极和第六NMOS晶体管(M6)的漏极相连，第六NMOS晶体管(M6)的栅极连接第八NMOS晶体管(M8)的源极和第十NMOS晶体管(M10)的漏极，源极连接地端；第九NMOS晶体管(M9)的栅极与第三NMOS晶体管(M3)的漏极和有源反馈电阻的一端相连，第九NMOS晶体管(M9)的源极和漏极相连并连接可调电压源Vtune5；第七NMOS晶体管(M7)的源极和漏极分别连接电阻(R1)的第一端和第二端，栅极连接第四可调电压源Vtune4；第八NMOS晶体管(M8)的漏极连接VDD，栅极与有源反馈电阻的一端相连；隔直电容(C1)的第一端为RF输入端，第二端连接第八NMOS晶体管(M8)的源极、第六NMOS晶体管(M6)的栅极以及第十NMOS晶体管的漏极；第十NMOS晶体管(M10)的源极连接地端，栅极连接第六可调电压源Vtune6。