硅基螺旋電感的建模分析及其設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的日益發(fā)展和移動(dòng)通訊市場的快速增長，以CMOS硅工藝為基礎(chǔ)的射頻集成電路得到廣泛的應(yīng)用。射頻集成電路的所有重要子單元中都要用到螺旋電感。硅基螺旋電感的性能直接影響單元電路的整體性能，建立片上電感高頻下精確快速的物理模型及提高硅基片上螺旋電感的品質(zhì)因數(shù)意義深遠(yuǎn)，片上電感的研究與設(shè)計(jì)十分重要。
　　 本文詳細(xì)分析了硅集成電路中螺旋電感的損耗機(jī)制及高頻效應(yīng)，介紹了經(jīng)典的單π模型，并在單π模型基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了改進(jìn)，并推導(dǎo)

2、了改進(jìn)的模型中參數(shù)的計(jì)算方法。
　　 本文使用磁場仿真軟件HFSS對一組電感樣品進(jìn)行了模擬仿真，得到改進(jìn)的模型在一定的頻率范圍內(nèi)能有效的用于片上電感的分析。
　　 本文針對特殊結(jié)構(gòu)的螺旋電感——差分結(jié)構(gòu)螺旋電感進(jìn)行建模和模型參數(shù)的提取計(jì)算進(jìn)行研究分析。將電感樣品使用HFSS軟件的模擬仿真結(jié)果與使用模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，得到使用本文提出的模型能有效地模擬差分結(jié)構(gòu)的螺旋電感。本文模擬分析了電感參數(shù)對其性能的影響，從仿真的結(jié)

3、果中總結(jié)了硅基螺旋電感的優(yōu)化規(guī)則。
　　 基于TSMC0.18umCMOS工藝采用本文提出的螺旋電感模型設(shè)計(jì)了以2.4GHz為中心頻率的低噪聲放大器，并對LNA重要性能進(jìn)行了模擬仿真，比較了使用理想電感和使用片上電感時(shí)LNA性能參數(shù)的變化，得到使用螺旋電感的LNA在2.4GHz時(shí)的性能指標(biāo)為：S11=-32dB，S12=-41dB，S21=18dB，S22=-22dB，噪聲系數(shù)為2.4dB，三階交調(diào)點(diǎn)為-6dBm，1dB 壓縮點(diǎn)