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基于SiGe HBT的射频有源电感的设计

作者:时间:2011-03-23来源:网络收藏

  负由符号相同的跨导放大器级联反馈构成。即分别由共射放大器与共射放大器(CE - CE)级联反馈构成以及由共基放大器与共集放大器(CB- CC)级联反馈构成的,如图3所示。

图3 负电路结构

  若用gm1、gm2分别表示上图中晶体管Q1 与Q2的跨导, Cbe1、Cbe2分别表示其基极与发射极之间的电容。根据二端口网络的策动点导纳, 即网络的输入导纳:

  由电路分析可得,四种电感电路的输入导纳分别表示如下:

  共基放大器与共射放大器级联反馈构成的有源电感的输入导纳:


  共射放大器与共集放大器级联反馈构成的有源电感的输入导纳:


  共射放大器与共射放大器级联反馈构成的有源电感的输入导纳:


  共基放大器与共集放大器级联反馈构成的有源电感的输入导纳:


  从上述公式(3) - (6)看出,正电感的等效输入阻抗分别由一个电容,和一个电阻及一个电感相并联构成。负电感的输入阻抗相对于正电感,缺少一个并联电阻。即理论上,负电感是无损耗的有源电感。其中,CE2CC正有源电感的电感值随着频率的增加而增加。

  CB2CC负有源电感的电感值的大小随着频率的增加而减小。在同样的偏置条件下, CE2CC有源电感的电感值较其他三种有源电感的电感值最大。此外,并联电阻与晶体管Q1 的跨导gm1有关,故增大跨导gm1 ,有利于减小有源电感的损耗,但是,同时降低了有源电感的电感值。因此,性能优良的有源电感,跨导gm1需要折中考虑。若减小晶体管Q2 的跨导gm2 ,电感值L随之增大,但并不影响并联电阻值的大小,从而增加有源电感的品质因数。此外,自谐振频率与输入阻抗中的并联电容有关,即晶体管内部的基极与发射极之间的电容Cbe有关,若输出端口外接大小不同的电容值C,则可以控制有源电感自谐振频率,进而改变有源电感的工作频率范围。

  2 电路方法及仿真

  2. 1 仿真

  采用捷智Jazz 0. 35μm BiCMOS工艺,利用仿真软件ADS (Advanced Design SySTem) ,对所设计的有源电感的电路进行仿真验证。首先,为 (异质结双极性晶体管)选取相同的合适的静态工作点,设置基极偏置电流为20μA,集电极偏置电流为3 mA,器件的截止频率为55 GHz。



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