[發明專利]一種寬頻帶、大電感值、高Q值且Q值可獨立調節的有源電感

有效

• 申請號: 201810697165.7
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108900175B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張萬榮;楊鑫;謝紅云;金冬月;徐曙;張崟;張昭
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H03H11/36
• 分類號: H03H11/36
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明提供了一種寬頻帶、大電感值、高Q值且Q值可獨立調節的有源電感。該有源電感包括：第一跨導單元，第二跨導單元，頻帶拓展單元，可調分流單元，反饋單元。第一跨導單元與第二跨導單元首尾連接實現電感基本功能，反饋單元與第一跨導單元的并聯連接，不但增大了電感值，而且增大了等效輸出電阻，減小了等效串聯電阻，實現了高的Q值；頻帶拓展單元和可調分流單元分別與第一跨導單元串聯和并聯，分別減小了有源電感的等效輸入電容進而實現了寬的工作頻帶和實現了對第一跨導單元電流的調節進而可對電感值進行調節。本有源電感適用于對電感有寬頻帶工作要求，且在寬頻帶內對Q值有獨立調節要求的射頻集成電路。

技術領域

本發明涉及射頻器件與集成電路領域，特別是一種可在寬頻帶內工作，具有大電感值和高Q值，并且Q值相對于電感值可以獨立調節的有源電感。

背景技術

電感是射頻集成電路中一個關鍵的元件，廣泛地應用在低噪聲放大器、電壓控制振蕩器、混頻器等多種電路中，其Q值、電感值和工作頻帶直接影響射頻集成電路的性能。隨著5G時代的到來，由于移動通信所需支持的模式和頻段增多，在射頻集成電路設計過程中，對電感值和工作帶寬提出了更高的要求。希望電感同時具有大的電感值和寬的工作頻帶；另一方面，希望電感的Q值高，且可進行調節。

目前，在射頻集成電路(RFICs)中通常使用片上螺旋電感。但由于片上螺旋電感的電感值與幾何尺寸息息相關，電感值越大，電感所占的面積也就越大，占據了大部分的芯片面積，增加了成本。同時，它難以在高頻下取得大電感值，也無法對電感值和Q值進行調節。因此，片上螺旋電感難以適應集成電路向小尺寸、高頻和可調性等高性能發展的大趨勢。因此人們對采用有源器件構成的等效電感電路(有源電感)逐漸關注起來。

目前現有的有源電感，由于組成電路拓撲的不同功能單元連接還不夠優化，使得有源電感的不同性能參數指標之間相互耦合，僅能在較窄的工作頻帶內取得大電感值，且調節Q值時對電感值影響較大，難以獨立調節，這些問題限制了有源電感在射頻集成電路中的應用。

為了解決上述有源電感存在的問題，本發明提供了一種新型有源電感，該有源電感在寬頻帶內具有大電感值、高Q值，且可對Q值在固定頻率下進行大范圍調節。

本發明采用以下技術方案：

一種寬頻帶、大電感值、高Q值且Q值可獨立調節的有源電感，如圖1所示，該有源電感包括：第一跨導單元(1)，第二跨導單元(2)，頻帶拓展單元(3)，可調分流單元(4)，反饋單元(5)。

所述有源電感的第一跨導單元(1)包括第五N型MOS晶體管(M₅)、第六N型MOS晶體管(M₆)和第七P型MOS晶體管(M₇)；第二跨導單元(2)包括第一N型MOS晶體管(M₁)和第二N型MOS晶體管(M₂)；頻帶拓展單元(3)包括第三N型MOS晶體管(M₃)和第四N型MOS晶體管(M₄)；可調分流單元(4)為第八N型MOS晶體管(M₈)；反饋單元(5)包括第九N型MOS晶體管(M₉)和第十P型MOS晶體管(M₁₀)。