文档介绍：梗旦大学博士学位论文射频集成电路片上电感的分析与优化设计窖—系:微电予学系完成目甥:微电子学与匿体电子学闵是教授幕餐弗謇,拳玲爨懑院专业:姓名:指导教师:营洪彦年既鑫支奢稿学校代码:学号:
使用标准的眨诘绺邢旅娴膎阱上进行扩散,。研究表明,在不改变工艺的前提下,要实现绺校层串连结构电感的面积是平面螺旋电感的四分之一。金属徒鹗无线通信的迅猛发展激发了射频收发器设计的热潮。片上电感是高性能压控振荡器⒌驮肷糯笃骱臀拊绰瞬ㄆ鞯燃傻缏纺?榈闹匾T<F系绺衅分因数低,占据较大的芯片面积是需要解决的两个主要问题。近些年,大量的片上电感研究成果升嫌肯郑嵌杂谄系绺械男阅芫窒抟约品质因数呕痰幕纠斫饣故遣怀浞值摹=⒃谑的夂匣∩系拇蟛糠电感模型不能给电感的优化设计提供理论指导。本论文建立了包含电磁现象以及对电感性能有重要影响的寄生电阻和寄生电容的物理模型。在此基础上,分别从集成电路利用一些优化技术可以提高电感的性能。采用的憬鹗艋チ叱晒κ迪至擞化的圆形电感。试验结果证明了理论的精度,验证了优化方法的有效性。以线圈耦合系数和电感分布电容模型为基础,设计优化了平面螺旋电感和叠层电感。在相近的芯片面积上,,再与并联的金属徒鹗串连,该结构电感最大品质因数。。。窍嗤绺值的金属虢鹗并联平面螺旋电感!5%。电磁理论表明,小面积金属具有较弱的趋肤效应:金属线宽与间距之比越小,电感的邻近效应越小。因此,同圈电感金属被分成每股电阻相等且并联的多股,使得最大的品质因数提高了%。结。将扩散层接地来阻止电感电场到达电感下面的衬底。增大宓牡缪梗嵯蚝纵向的口岬暮木〔慵雍瘢绺械钠分室蚴岣吡ァU飧鱿窒笾っ髁说绺谐牡椎场和磁场损耗物理模型的有效性。关键词:片上电感品质因数自谐振频率平面螺旋电感叠层电感串联电阻寄生电容衬底损耗优化设计在片测试
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第一章引言市场需求和技术推动封装会引起较大的寄生电感和电容。当信号在系脑<浯涫保郊拥哪芰坎第一章引言本章论述了研究片上电感的动机、片上电感的作用以及当前研究进展和存在的问题,最后概述了本文的组织结构。在过去寸几年里,寻呼机、无绳电话、模拟及数字蜂窝电话等个人通信系统以及数字电视、广播及全球定位导航系统得到了迅猛地发展,这些消费电子产品的成功依赖它们的成本、电池的使用寿命、功能和重量。集成射频模块和基带数字信号处理单元在一个单硅片上可以满足上述要求。无源元件特别是电感在射频前端系统中具有重要作用,它们的集成引起了学术界和工业界广泛的关注。当前的收发器设计‘通常采用双极工艺和工艺制造低噪声放大器、混频器和压控振荡器:采用砷化镓或双极工艺制造功率放大器;采用工艺制造基带信号处理芯片。目前,在印刷电路板匣乖诖罅康厥褂帽∧ぜ际趸蚍至形式的无源元件。为了增加集成度,不同的电路模块和元件采用同一种工艺,制作在相同的衬底上。随着工艺的进步,工艺晶体管的截止频率变得越来越高。与工艺相比,工艺在价格、功耗方面都占有显著的优势。可以同时在罩屑赡D夂褪值缏罚虼丝梢允迪指叱潭鹊募伞这使集成电路在较低德史段У挠τ萌找婀惴骸R到绲哪勘晔鞘沟盟械氖辗⑵鞑糠郑蘼凼数字还是模拟、射频都采用标准工艺实现。单芯片收发器是研究的目标和重点,在学术上和经济上都具有较高的价值。芯片的单片集成具有以下优点【縅:成本:在收发器前端部分,在系闹饕3煞质俏拊丛<K淙辉谡龅缏分电感、电阻、电容占一个很小的比例,但是整体的无源元件价值超过了电路总价值的三分之一。最重要的是,随着中间级匹配蚓络的集成,单独的电路模块更加容易在工艺上制造,进而大幅度下降的封装和试验费用。功耗:芯片的单片集成可以节能。管脚、引线、封装、系牧咭约胺至得不消耗在驱动这些附加的寄生电感和电容上。而单片集成就可以避免这些能量的消耗。面积:在今天的系统中,分立的无源元件占据了大部分宓拿婊N⑿偷谋携式系统需要较小的同定电阻电感电容缏访婊S捎谛枰:艽蟮拿婊糜焊接附件和通孔,通过先进的封装技术节省的婊涞貌辉傧灾<蒖元件在芯片上是更加有效的降低婊椒ā
电感在射频集成电路中的作用导原则.。在设计诸如低噪声放大器.、混频器吣‘和放大器∽。等要决定于调谐回路的品质因数⋯】。一般而言,使用电感的电路都是窄带电路,实际上,片上电感可以用于拓展频带!>迪衤瞬ㄆ魇鞘迪成超外差接收器的瓶颈”】,高质量的电感对于实现镜像滤波器是非常有用的。而收第一章引言可靠性:单片集成减少了芯片与外部元件的焊接,进而提高了系统的可靠性。精度:大部分无线通信的电路工作频率在—洌谡飧銎德剩缏肥用的典型电感值为。用分立元件很难实现小值电感。表面贴片电感元件值的误差一般在ィ捎诜庾暗募纳вΓ沟迷以下