摘  要: 提出了一种使用有源电感的电路实现方案, 可用于宽带无线收发机射频放大电路的设计中。分析了有源电感的阻抗与各元件取值的关系, 设计了中心频点调节电路和具有鲁棒性的偏置电路, 保证工艺偏差和电源电压波动对有源电感的阻抗具有很弱的影响。在SM IC 0. 18- um 工艺下进行了电路设计和流片验证, 测试结果表明, 使用有源电感的射频放大电路,可以得到期望的射频信号, 其中心频点的调节范围为0. 5~ 2 GH z, 能够抵御高达0. 8 V的电源偏差。

　　在无线收发机中, 射频放大电路在放大射频信号以及驱动发射机功放等应用上具有不可替代的作用。射频放大电路传统的实现方法是使用无源电感线圈作为负载, 以得到放大器的带通特性,然而无源电感线圈面积很大, 通常占据芯片面积的50%以上 , 同时在现有工艺条件下, 无源电感的工艺偏差达到20%, 因此, 无源电感线圈的使用, 会造成系统面积的增大以及频点的偏差, 在增大无线收发机的成本的同时造成性能的降低。为解决此问题, 使用MOS管以及电阻等面积小、高的元件构成的有源电感被应用于射频放大电路。有源电感的主要问题在于其阻抗特性随电源电压变化明显, 同时受工艺偏差影响大, 电感品质因子较低。本文主要针对宽带无线系统应用, 提出了一种使用有源电感的电路实现方案, 设计了中心频点调节电路和与电源电压无关的偏置电路, 使电路具有很强的对抗电源波动以及工艺偏差的能力。

　　本文下面第1部分描述有源电感结构, 分析其阻抗特性; 第2部分对中心频点调节电路和与电源电压无关的偏置电路进行了设计和分析; 第3部分给出了芯片测试结果; 提出本文的结论。

　　1  有源电感电路分析

　　MOS管的有源特性可以完成阻抗转换的功能,使用回转器以及电容可以得到具有电感特性的阻抗, 本文设计的有源电感结构非常简单, 如图1所示。

图1  有源电感电路

　　通过推导可以得到图1中输入等效阻抗为：

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