[發(fā)明專利]一種基于正反饋的懸浮差分有源電感

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110002682.6
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102111123A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳勇;張莉;張雷;王燕;錢鶴;余志平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H03H11/04
• 分類號: H03H11/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于正反饋的懸浮差分有源電感，屬于有源電感設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

濾波器是各種通信系統(tǒng)中必不可少的模塊，例如射頻收發(fā)機中的中頻濾波器。圖1(a)中給出了一種三階基于電感電容梯形濾波器(LC?Ladder?Filter)的單端結(jié)構(gòu)，其中無源電感兩端V₁和V₂可以是同相的，這時無源電感是懸浮單端連接方式。圖1(b)給出了圖1(a)對應(yīng)的差分結(jié)構(gòu)，主要是因為差分結(jié)構(gòu)有利于改善線性度和抑制共模噪聲。無源電感的第一端口和第二端口之間懸浮連接，每個端口又是差分結(jié)構(gòu)，第一端口正端和第一端口負(fù)端對應(yīng)V_1p和V_1n，第二端口正端和第二端口負(fù)端對應(yīng)V_2p和V_2n，這時無源電感是懸浮差分連接方式，如圖1(c)所示。

在硅基工藝上，無源電感通常是在硅基襯底上形成的金屬螺旋電感。螺旋電感雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是占用較大的芯片面積，受到硅基襯底損耗和導(dǎo)體損耗的影響使得螺旋電感的品質(zhì)因數(shù)和自諧振頻率都很低。而有源電感因為占用芯片面積小、高品質(zhì)因數(shù)等特點更受青睞。有源電感的實現(xiàn)主要采用有源晶體管和無源元件模擬無源電感特性。目前，采用基于負(fù)反饋的阻抗變換器和電容組合起來實現(xiàn)有源電感。圖2給出了對應(yīng)圖3的基于負(fù)反饋的懸浮差分有源電感，用于替換圖3中的懸浮差分無源電感。

對于圖2所示的基于負(fù)反饋的懸浮差分有源電感中的跨導(dǎo)單元，以圖3所示的Nauta差分跨導(dǎo)(Bram?Nauta，“A?CMOS?Transconductance-C?Filter?Technique?for?Very?HighFrequencies”IEEE?JOURNAL?0F?SOLID-STATE?CIRCUITS，VOL.27，N0.2.FEBRUARY?1992)為例。正跨導(dǎo)由四個晶體管組成；負(fù)跨導(dǎo)用于提高直流增益；二極管連接的四個晶體管用于確定輸出共模電壓。即使僅考慮四個晶體管構(gòu)成的正跨導(dǎo)，圖2所示的基于負(fù)反饋的懸浮差分有源電感需要16個晶體管，加之其他考慮所需晶體管數(shù)目，通常基于負(fù)反饋的懸浮全差分有源電感需要十個以上晶體管，使得傳統(tǒng)懸浮差分有源電感設(shè)計復(fù)雜，同時基于負(fù)反饋的懸浮差分有源電感的高低品質(zhì)因數(shù)(Q)變化設(shè)計復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于正反饋的懸浮差分有源電感，用于替換懸浮差分無源電感，以用于電感替代法設(shè)計有源濾波器。

本發(fā)明提出的基于正反饋的懸浮差分有源電感，包括：

差分阻抗變換器，用于將第一電容和第二電容產(chǎn)生的電感的電容變換成懸浮差分的有源電感；差分阻抗變換器由第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管、第一電容和第二電容組成；第一PMOS管的柵極與第二PM0S管的漏極相連，第一PMOS管的漏極與第二PMOS管的柵極相連；第二PM0S管的柵極與第三PMOS管的漏極相連，第二PMOS管的漏極與第三PMOS管的柵極相連，第三PMOS管的柵極與第四PMOS管的漏極相連，第三PMOS管的漏極與第四PMOS管的柵極相連；

第一電容和第二電容，用于產(chǎn)生電感，第一電容的正極同時與上述第一PMOS管的漏極、上述第二PMOS管的柵極、上述第三PMOS管的漏極和上述第四PMOS管的柵極相連，第一電容的負(fù)極接地；第二電容的正極同時與上述第一PMOS管的柵極、上述第二PM0S管的漏極、上述第三PMOS管的柵極和上述第四PMOS管的漏極相連，第二電容的負(fù)極接地；

正跨導(dǎo)穩(wěn)定器，用于對上述差分阻抗變換器的負(fù)阻抗進(jìn)行補償；正跨導(dǎo)穩(wěn)定器由第五PMOS管和第六PMOS管組成，第五PMOS管的柵極和漏極同時接地，第五PMOS管的源極同時與第一電容的正極、第一PMOS管的漏極、第二PMOS管的柵極、第三PMOS管的漏極和第四PMOS管的柵極相連；第六PMOS管的柵極和漏極同時接地，第六PMOS管的源極同時與第二電容的正極、第一PMOS管的柵極、第二PMOS管的漏極、第三PMOS管的柵極和第四PMOS管的漏極相連；