硅基片上螺旋電感的設(shè)計(jì)、建模及其在實(shí)時(shí)延時(shí)線中的應(yīng)用.pdf

1、隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展以及移動(dòng)通信市場(chǎng)的日益增長(zhǎng)，以CMOS工藝為基礎(chǔ)的射頻集成電路得到了廣泛的應(yīng)用。射頻集成電路中幾乎所有重要的子單元都會(huì)用到平面螺旋電感。電感的性能直接影響單元電路甚至整個(gè)系統(tǒng)的性能，因此，提高片上螺旋電感的品質(zhì)因數(shù)和建立高頻下片上螺旋電感精確的物理模型十分重要。
　　本文首先介紹了片上螺旋電感的基本特性，并詳細(xì)分析了平面螺旋電感的多種損耗機(jī)制和高頻效應(yīng)。然后，重點(diǎn)研究了平面螺旋電感的幾何參數(shù)對(duì)其性能的影響

2、，總結(jié)出片上螺旋電感的設(shè)計(jì)流程和優(yōu)化規(guī)則。在這些研究分析的基礎(chǔ)上，從平面螺旋電感物理效應(yīng)的角度出發(fā)，提出了一種簡(jiǎn)化的片上螺旋電感雙π等效電路模型。該模型可以有效地解釋平面螺旋電感中存在的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、饋通電容以及襯底耦合等分布效應(yīng)的影響。由該模型計(jì)算得到的各元件參數(shù)可以作為實(shí)際數(shù)據(jù)擬合的參考依據(jù)，從而提高了擬合的效率和準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果表明，在0-15GHz頻率范圍內(nèi)，擬合后的雙π等效電路模型與ADS Momentum電磁場(chǎng)仿真結(jié)果

3、具有很好的一致性。
　　基于TSMC0.18μmCMOS工藝，采用本文提出的平面螺旋電感模型設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在2GHz-12GHz的6級(jí)實(shí)時(shí)延時(shí)線。同時(shí)，利用Cadence中Virtuoso layout-editor完成了整個(gè)電路版圖的設(shè)計(jì)并基于Spectre仿真器對(duì)實(shí)時(shí)延時(shí)線的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了模擬仿真，得到的結(jié)果如下:在工作頻帶內(nèi)，最大相對(duì)延時(shí)66ps,延時(shí)抖動(dòng)小于11％，S11小于-10dB，S22小于-10dB;在10GH