采用有源电感的小面积宽可调范围VCO

为了实现电感-电容压控振荡器(LC VCO)的全集成和小面积,同时使其振荡频率具有较宽的可调范围和较低的相位噪声,采用差分有源电感和Q值增强共源共栅电路结构,对LC VCO进行设计。采用差分有源电感代替螺旋电感,减小了芯片面积,并利用有源电感的可调性,增大了振荡频率的可调范围。采用Q值增强共源共栅电路结构,增加了LC VCO的输出功率和Q值,进而减小了相位噪声。基于TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺,采用Cadence仿真工具对LC VCO进行仿真验证。结果表明,LC VCO振荡频率的可调范围高达129%,在偏离最大振荡频率1 MHz处,最低相位噪声为-121.4 dBc/Hz,直流功耗为11 mW,优值FOMT(考虑到调谐范围)为-193.6 dBc/Hz。     

SiGe HBT双频段可变增益放大器设计

提出了一款新型的双频段可变增益放大器(DBVGA),分别工作在3G-WCDMA的2.2GHz和WLAN的5.2GHz两个频段。放大器分为增益控制级、输入输出级和放大级。其中,增益控制级采用电流驱动技术和发射极串联电感来减小噪声和输入阻抗的影响,进而实现大动态的增益变化。输入级通过电容电感串并联方法实现双频段的输入匹配。放大级使用Cascode结构和电流复用技术来提高增益和减小功耗。采用Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计芯片版图,版图面积为0.5mm2。仿真结果表明,当控制电压从0V到1.4V变化时,DBVGA在2.2GHz和5.2GHz下的增益可变范围分别达到30dB和16dB,最大增益处的噪声分别为2.3dB和3.2dB,输入和输出驻波比约1.5。     

基于有限元法对发射极指分段结构的多指SiGe HBT的研究

针对传统多指SiGe HBT发射极指中心区域和器件中心区域温度较高导致热不稳定问题,提出了新型发射极指分段结构来抑制功率SiGe HBT中心区域的自热效应,提高器件温度分布均匀性.利用有限元软件ANSYS对器件进行建模和三维热模拟,研究器件温度分布的改善情况.结果表明,与传统不分段结构的器件相比,新型分段结构的多指SiGe HBT的指上的温度分布更加均匀、不同指上的温差和集电结结温明显降低,自热效应得到有效抑制,器件的热稳定性得到增强.     

Improving the quality factor of an RF spiral inductor with non-uniform metal width and non-uniform coil spacing

An improved inductor layout with non-uniform metal width and non-uniform spacing is proposed to increase the quality factor(Q factor).For this inductor layout,from outer coil to inner coil,the metal width is reduced by an arithmetic-progression step,while the metal spacing is increased by a geometric-progression step. An improved layout with variable width and changed spacing is of benefit to the Q factor of RF spiral inductor improvement(approximately 42.86%),mainly due to the suppression of eddy-current loss by weakening the current crowding effect in the center of the spiral inductor.In order to increase the Q factor further,for the novel inductor, a patterned ground shield is used with optimized layout together.The results indicate that,in the range of 0.5 to 16 GHz,the Q factor of the novel inductor is at an optimum,which improves by 67%more than conventional inductors with uniform geometry dimensions(equal width and equal spacing),is enhanced by nearly 23%more than a PGS inductor with uniform geometry dimensions,and improves by almost 20%more than an inductor with an improved layout.     

基于有源电感的全集成超宽带低噪声放大器

利用有源电感来实现超宽带低噪声放大器(UWB LNA),不但可以减小芯片面积、改善增益平坦度,而且可通过外部调节偏置电压来调谐有源电感的电感值,进而调整设计中没有考虑到的由工艺变化及封装寄生带来的增益退化.采用TSMC 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence设计工具完成了放大器电路及版图的设计.在3.1～10.6 GHz工作频率范围内,通过外部调节电压来调谐有源电感,可使LNA的增益S21在16～19 dB范围内变化,输入输出回波损耗S11,S22均小于-10 dB,噪声为2.4～3.7 dB,输入3阶截点IIP3为-4 dBm.整个电路芯片面积仅为0.11 mm2.     

有源电感复用型2.4GHz/5.2GHz双频段LNA

采用可调谐有源电感复用结构,设计了一款用于3G TD-SCDMA和WLAN的2.4GHz/5.2GHz双频段低噪声放大器(DB-LNA)。2.4GHz频段电路采用折叠共源共栅(FC)结构,5.2GHz频段电路采用共栅(CG)结构。FC和CG结构均采用可调谐有源电感,通过调谐有源电感的等效阻抗,优化匹配到源阻抗。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,实现了有源电感复用型DB-LNA。ADS仿真结果表明,频率为2.4GHz时,S21=35dB,NF=4.42~4.59dB,IIP3=0dBm,P-1dB=-14dBm;频率为5.2GHz时,S21=34dB,NF=2.74~2.75dB,IIP3=-5dBm,P-1dB=-9dBm。     

有源电感复用型2.4 GHz/5.2 GHz双频段LNA

采用可调谐有源电感复用结构,设计了一款用于3G TD-SCDMA和WLAN的2.4 GHz/5.2 GHz双频段低噪声放大器(DB-LNA)。2.4 GHz频段电路采用折叠共源共栅(FC)结构,5.2 GHz频段电路采用共栅(CG)结构。FC和CG结构均采用可调谐有源电感,通过调谐有源电感的等效阻抗,优化匹配到源阻抗。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,实现了有源电感复用型DB-LNA。ADS仿真结果表明,频率为2.4 GHz时,S₂₁=35 dB,NF=4.42～4.59 dB,IIP3=0 dBm,P-1dB=-14 dBm;频率为5.2 GHz时,S₂₁=34 dB,NF=2.74～2.75 dB,IIP3=-5 dBm,P-1dB=-9 dBm。     

SiGe/Si HBT低频噪声特性研究

对Si/Si1-xGexHBT的低频噪声进行了模拟。频率、基极电流、集电极电流、发射极几何尺寸(面积、条长)、Ge组份x、温度等诸多因素都对低频噪声有影响。模拟结果表明,Si/SiGeHBT具有优异的低频噪声特性。     

SiGe HBT低噪声放大器的设计与制造

该文设计和制作了一款单片集成硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)低噪声放大器(LNA)。由于放大器采用复合型电阻负反馈结构,所以可灵活调整不同反馈电阻,同时获得合适的偏置、良好的端口匹配和低的噪声系数。基于0.35 m Si CMOS平面工艺制定了放大器单芯片集成的工艺流程。为了进一步降低放大器的噪声系数,在制作放大器中SiGe器件时,采用钛硅合金(TiSi2)来减小晶体管基极电阻。由于没有使用占片面积大的螺旋电感,最终研制出的SiGe HBT LNA芯片面积仅为0.282 mm2。测试结果表明,在工作频带0.2-1.2 GHz内,LNA噪声系数低至2.5 dB,增益高达26.7 dB,输入输出端口反射系数分别小于-7.4 dB和-10 dB。     

SiGe/Si HBT高频噪声特性研究

基于器件Y参数,对Si/Si1-xGexHBT的高频噪声进行了模拟。Si/Si1-xGexHBT的高频最小噪声系数随Ge组份x的增加而减小。与Si BJT相比,Si/SiGe HBT具有优异的高频噪声特性。