三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的大電感值、高q值可調(diào)節(jié)有源電感的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于射頻集成電路領(lǐng)域，具體為由三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的大電感值、高Q值可調(diào)節(jié)有源電感。
【背景技術(shù)】
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[0002]電感在集成電路中應(yīng)用廣泛，比如濾波器、壓控振蕩器、功率放大器、混頻器、低噪聲放大器等集成電路均會(huì)用到電感，是這些電路的重要組成部分。但是，這些電感往往采用片上螺旋無(wú)源電感或片外無(wú)源電感。
[0003]由于無(wú)源電感存在諸多缺點(diǎn)，比如電感值不可調(diào)節(jié)、品質(zhì)因子(Q)低、尺寸大不利于集成等缺點(diǎn)，成為在集成電路應(yīng)用中的極大阻礙。因此，由有源器件構(gòu)成的有源電感應(yīng)運(yùn)而生。有源電感替代無(wú)源電感有著諸多優(yōu)點(diǎn)，比如電感值、Q值可調(diào)節(jié)、尺寸小易于集成等，有利于集成電路性能的提升。
[0004]盡管可以通過(guò)調(diào)節(jié)有源電感電路的電流源的控制電壓，對(duì)負(fù)跨導(dǎo)放大器偏置電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。但是傳統(tǒng)的有源電感存在著等效電感值和Q值較低等缺點(diǎn)，制約著其在集成電路中的應(yīng)用。
[0005]因此，當(dāng)下迫切需要一種有源電感，有大電感值、高Q值且具有可調(diào)節(jié)能力，來(lái)滿足集成電路對(duì)其性能日益增加的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種主要由三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的有源電感，具有電感值大、Q值高和可調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明提供的由三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的大電感值、高Q值可調(diào)節(jié)有源電感，三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器首尾相連共同構(gòu)成回轉(zhuǎn)器，回轉(zhuǎn)器把第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入電容回轉(zhuǎn)為等效電感，通過(guò)三個(gè)跨導(dǎo)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)大電感值和高Q值，同時(shí)采用有源反饋電阻與源極負(fù)反饋分別來(lái)進(jìn)一步提高電感值和Q值與擴(kuò)展帶寬。通過(guò)對(duì)三個(gè)電流源的控制電壓和有源反饋電阻的控制電壓的協(xié)同調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感的等效電感值和Q值的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]有三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器為主構(gòu)成的大電感值、高Q值可調(diào)節(jié)有源電感如圖1所示，包括:第一負(fù)跨導(dǎo)放大器，第二負(fù)跨導(dǎo)放大器，第三負(fù)跨導(dǎo)放大器，第一電流源，第二電流源，第三電流源，有源反饋電阻，源極負(fù)反饋。
[0009]第一負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端與第二負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端連接，第二負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端與第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端連接，第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端與有源反饋電阻輸入端連接，有源反饋電阻輸出端與第一負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端連接，第一電流源輸入端與第三負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端連接，第二電流源輸入端與第一負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端連接，第三電流源輸入端與第二負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端連接，源極負(fù)反饋輸入端與第一負(fù)跨導(dǎo)放大器支路端連接。
[0010]所述三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器首尾相連共同構(gòu)成回轉(zhuǎn)器，回轉(zhuǎn)器把第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入電容回轉(zhuǎn)為等效電感。
[0011]所述第一負(fù)跨導(dǎo)放大器，第二負(fù)跨導(dǎo)放大器與第三負(fù)跨導(dǎo)放大器均由MOS晶體管構(gòu)成，通過(guò)三個(gè)跨導(dǎo)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)大電感值和高Q值。
[0012]所述第一電流源，第二電流源與第三電流源均由MOS晶體管構(gòu)成，通過(guò)調(diào)節(jié)電流源的控制電壓來(lái)改變偏置電流，可實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感的等效電感值和品質(zhì)因子Q值的調(diào)節(jié)。
[0013]所述源極負(fù)反饋，采用電阻-電容并聯(lián)構(gòu)成，通過(guò)源極負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)有源電感帶寬的擴(kuò)展。
[0014]所述有源反饋電阻采用MOS晶體管與電阻并聯(lián)構(gòu)成，或者采用MOS晶體管與二極管構(gòu)成，來(lái)進(jìn)一步提高等效電感值和品質(zhì)因子Q值，并且通過(guò)調(diào)節(jié)MOS管控制電壓，實(shí)現(xiàn)有源反饋電阻的等效電阻值可調(diào)節(jié)，以此可達(dá)到對(duì)有源電感的等效電感值和品質(zhì)因子Q值可調(diào)節(jié)的目的。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明由三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成回轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)大電感值和高Q值，并且加入了電阻-電容并聯(lián)源極負(fù)反饋，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感帶寬的擴(kuò)展，還加入MOS晶體管與電阻并聯(lián)構(gòu)成有源反饋電阻來(lái)進(jìn)一步提高有源電感的等效電感值和品質(zhì)因子Q值，通過(guò)對(duì)三個(gè)電流源的控制電壓和有源反饋電阻的控制電壓的協(xié)同調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感的品質(zhì)因子Q值和等效電感值的調(diào)節(jié)，滿足集成電路對(duì)大電感值和高Q值和可調(diào)諧有源電感的需要。
【附圖說(shuō)明】
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[0017]圖1是本發(fā)明電感的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本發(fā)明電感的一個(gè)實(shí)施例；
[0019]圖3是圖2實(shí)施例在偏置條件I和偏置條件2下等效電感值隨頻率變化的關(guān)系圖；
[0020]圖4是圖2實(shí)施例在偏置條件I和偏置條件2下Q值隨頻率變化的關(guān)系圖；
[0021]圖5是本發(fā)明電感的回轉(zhuǎn)器的另一個(gè)實(shí)施例；
[0022]圖6是本發(fā)明電感的有源反饋電阻的另一個(gè)實(shí)施例；
【具體實(shí)施方式】
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[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]圖2是由三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的大電感值、高Q值可調(diào)節(jié)有源電感，包括:第一負(fù)跨導(dǎo)放大器，第二負(fù)跨導(dǎo)放大器，第三負(fù)跨導(dǎo)放大器，第一電流源，第二電流源，第三電流源，有源反饋電阻，源極負(fù)反饋。
[0025]本實(shí)施例中第一負(fù)跨導(dǎo)放大器由第四NMOS晶體管(M4)構(gòu)成，第二負(fù)跨導(dǎo)放大器由第五NMOS晶體管(M5)構(gòu)成，第三負(fù)跨導(dǎo)放大器由第六PMOS晶體管(M6)構(gòu)成，三個(gè)負(fù)跨導(dǎo)放大器首尾相接構(gòu)成回轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)，把第六PMOS晶體管(M6)柵極和源極之間的等效電容0^6用做負(fù)載電容轉(zhuǎn)換為等效電感，實(shí)現(xiàn)有源電感的大電感值和高Q值。第一電流源由第一 NMOS晶體管(M1)構(gòu)成，為第六PMOS晶體管(M6)提供偏置電流，第二電流源由第二 PMOS晶體管(M2)構(gòu)成，為第四NMOS晶體管(M4)提供偏置電流，第三電流源由第三PMOS晶體管(M3)構(gòu)成，為第五NMOS晶體管(M5)提供偏置電流，通過(guò)調(diào)節(jié)電流源晶體管的第一控制電壓VBlasl、第二控制電壓VBlas2與第三控制電壓V Blas3，實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感的等效電感值和品質(zhì)因子Q值的可調(diào)節(jié)。有源反饋電阻由第七NMOS晶體管(M7)和第七無(wú)源電阻Rf并聯(lián)構(gòu)成，跨接在第六PMOS晶體管(M6)與第四NMOS晶體管(M4)之間，來(lái)進(jìn)一步提高等效電感值和品質(zhì)因子Q值，并且通過(guò)調(diào)節(jié)第七NMOS晶體管(M7)的第七控制電壓VetH7，實(shí)現(xiàn)有源反饋電阻等效電阻值可調(diào)節(jié)，以此可實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感的等效電感值和品質(zhì)因子Q值的可調(diào)節(jié)。源極負(fù)反饋由第八無(wú)源電阻R8和第八無(wú)源電容C8構(gòu)成，與第四NMOS晶體管(M4)相連接，通過(guò)此源極負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)有源電感帶寬的擴(kuò)展。
[0026]本實(shí)施例中的第一負(fù)跨導(dǎo)放大器、第二負(fù)跨導(dǎo)放大器、第三負(fù)跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的電路的【具體實(shí)施方式】為:第四NMOS晶體管(M4)的柵極作為第一負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端，與有源反饋電阻輸出端相連接；第四NMOS晶體管(M4)的漏極作為第一負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端，與第二電流源輸入端和第二負(fù)跨導(dǎo)放大器輸入端相連接；第四NMOS晶體管(M4)的源極作為第一負(fù)跨導(dǎo)放大器的支路端，與源極負(fù)反饋輸入端相連接。第五NMOS晶體管(M5)的柵極作為第二負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端，與第一負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端相連接；第五NMOS晶體管(M5)的漏極作為第二負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端，與第二電流源輸入端與第三負(fù)跨導(dǎo)放大器輸入端相連接；第五NMOS晶體管(M5)的源極與地相連接。第六PMOS晶體管(M6)的柵極作為第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸入端，與第二負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端和第二電流源輸入端相連接；第六PMOS晶體管(M6)的漏極作為第三負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端，與有源反饋電阻輸入端和第一電流源輸入端相連接；第六PMOS晶體管(M6)的源極與電源相連接。
[0027]本實(shí)施例中的第一電流源、第二電流源、第三電流源構(gòu)成的電路的【具體實(shí)施方式】為:第一 NMOS晶體管(M1)的漏極作為第一電流源的輸入端，與有源反饋電阻輸入端和第三負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端相連接；第一 NMOS晶體管(M1)的柵極與第一控制電壓VBlasl相連接；第一 NMOS晶體管(M1)的源極與地相連接。第二 PMOS晶體管(M2)的漏極作為第二電流源的輸入端，與第一負(fù)跨導(dǎo)放大器輸出端和第二負(fù)跨導(dǎo)放大器輸入端相連接；第二 PMOS晶體管(M2)的柵極與第二控制電壓VBlas2相連接；第二 PMOS晶體管(