CMOS RFIC平面螺旋差分變壓器參數(shù)化等效電路的建模.pdf

1、在CMOS 射頻集成電路中，變壓器（Transformer）是一種重要的無源片上元件。從結(jié)構(gòu)上分，主要有兩種實現(xiàn)方式：平面螺旋變壓器和疊層式螺旋變壓器。它可以用于諸如低噪聲放大器、壓控振蕩器、雙平衡混頻器和功率放大器等電路中，來實現(xiàn)阻抗匹配、差分與單端信號轉(zhuǎn)換、交流耦合和增加帶寬等功能，實現(xiàn)更高的集成度和降低生產(chǎn)成本。由于CMOS 硅基襯底的導(dǎo)電性，變壓器在高頻時會受到嚴重的襯底耦合效應(yīng)的影響，不但大大降低了它的品質(zhì)因素，也給精確建模工

2、作帶來了困難。 變壓器主要受到四種高頻效應(yīng)的影響：金屬微帶線的趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)、金屬微帶線之間的寄生電容、襯底的容性寄生耦合損耗、襯底的感性寄生耦合損耗。目前工業(yè)界缺乏這樣一個參數(shù)化（Scalable）的等效電路模型：既充分考慮了所有上述四種效應(yīng)，而又能夠根據(jù)工藝參數(shù)和器件的幾何尺寸把電路中所有元件的值解析地計算出來，這是近年來困擾CMOS 射頻電路設(shè)計者們的一個棘手問題。 在本文中，我們從四種高頻效應(yīng)的物理本質(zhì)出發(fā)，

3、對平面螺旋差分變壓器建立了參數(shù)化的等效電路模型。首先對平面螺旋差分變壓器建立了一個能正確模擬其端口特性的包含45個元件的2-π 集總參數(shù)等效電路拓撲；然后提出了一套解析公式使得電路中每個元件值跟工藝參數(shù)和器件的幾何尺寸建立了解析關(guān)系，公式里的某幾個模型參數(shù)仍需根據(jù)幾組典型的變壓器實測數(shù)據(jù)來校準；接著將電路仿真值與ADS Momentum 器件仿真值進行對比，兩者在DC～20 GHz 諧振點前的頻率范圍內(nèi)都得到了較好的擬合效果；最后在此基