硅基螺旋電感的建模分析及其設計研究.pdf

1、隨著集成電路技術的日益發(fā)展和移動通訊市場的快速增長，以CMOS硅工藝為基礎的射頻集成電路得到廣泛的應用。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因數意義深遠，片上電感的研究與設計十分重要。
　　 本文詳細分析了硅集成電路中螺旋電感的損耗機制及高頻效應，介紹了經典的單π模型，并在單π模型基礎上對其進行了改進，并推導

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

3、果中總結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計了以2.4GHz為中心頻率的低噪聲放大器，并對LNA重要性能進行了模擬仿真，比較了使用理想電感和使用片上電感時LNA性能參數的變化，得到使用螺旋電感的LNA在2.4GHz時的性能指標為：S11=-32dB，S12=-41dB，S21=18dB，S22=-22dB，噪聲系數為2.4dB，三階交調點為-6dBm，1dB 壓縮點