有源電感的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、電感作為電路中最基本的元器件之一，不僅可以和電容構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)用在無線電收發(fā)機(jī)的各個(gè)射頻模塊（濾波器，低噪聲放大器，功率放大器，混頻器，壓控振蕩器等）中，具有實(shí)現(xiàn)阻抗變換，反饋，調(diào)諧，濾波等功能。正是因?yàn)殡姼械淖饔梅浅４?，?yīng)用十分廣泛，所以對電感的研究必不可少。而隨著集成電路越來越趨于微型化，電感的參數(shù)特征使其在集成時(shí)的尺寸與品質(zhì)因數(shù)無法滿足使用要求，因而人們研究有源電感來解決無源電感尺寸與品質(zhì)因素方面的矛盾。所謂有源電感，就是利用

2、有源器件，電阻和電容組成的有源網(wǎng)絡(luò)來模擬電感。
　　有源網(wǎng)絡(luò)按工作原理的不同可以分為兩大類，反饋放大器類型和阻抗變換器類型。而對于有源電感的研究大部分都是基于阻抗變換器類型。設(shè)計(jì)有源電感電路的關(guān)鍵是回轉(zhuǎn)器。理想回轉(zhuǎn)器是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，具有倒逆特性。倒逆特性是可以把一個(gè)電容回轉(zhuǎn)成一個(gè)電感或者把一個(gè)電感回轉(zhuǎn)成電容的特性。當(dāng)輸入為一正弦電壓，負(fù)載阻抗是一個(gè)電容元件時(shí)，回轉(zhuǎn)器將電容回轉(zhuǎn)成電感，稱為等效電感。
　　本文研究的有源電感是

3、利用回轉(zhuǎn)器的倒逆特性，設(shè)計(jì)基于運(yùn)算放大器的有源電感電路和基于晶體管的有源電感電路。基于運(yùn)算放大器的有源電感電路得出的電感值從毫亨到亨利級，其電阻達(dá)到幾十歐到幾千歐；在電感的質(zhì)量方面，有源電感比一般電感更接近理想元件，應(yīng)用于低頻電路。如果當(dāng)有源電感構(gòu)成的電路需要運(yùn)用到更高的工作頻率時(shí)，運(yùn)算放大器的增益帶寬已經(jīng)很難滿足電路設(shè)計(jì)的要求。隨著頻率的進(jìn)一步增加，增益急劇下降，電路的噪聲逐漸惡化。因而采用傳統(tǒng)的運(yùn)放設(shè)計(jì)的有源電感，很難應(yīng)用于高頻。眾

4、所周知晶體管不僅可以作為放大器使用，并且其工作頻率很高。因此，本文也研究了基于晶體管構(gòu)成的有源電感電路。設(shè)計(jì)電路的基本原理是利用回轉(zhuǎn)器的倒逆特性，將晶體管的本征電容回轉(zhuǎn)為電感。用晶體管替代傳統(tǒng)運(yùn)放，設(shè)計(jì)的電路可以實(shí)現(xiàn)在兆赫茲甚至吉赫茲頻率上工作的等效電感。采用晶體管設(shè)計(jì)的電路具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：晶體管的增益帶寬很大，其特征頻率可達(dá)到很高，能夠滿足高頻工作的需求；晶體管與傳統(tǒng)放大器相比，其噪聲和功耗都比放大器低很多。設(shè)計(jì)出有源電感后，將設(shè)計(jì)出來