硕士学位论文-cmos+rf电感的设计与模拟

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1、y790862分类号：!型业j密级UDC：§21j学号东南大学硕士学位论文CMOSRF电感的设计与模拟研究生姓名：至彦圭。——导师姓名：墓废塞教授鏖丛!垩夔援申请学位级别王堂亟±学科专业名称煎皂王耋生国馇皇王芏论文提交日期2Q蛆生§县目论文咎辩日期2QQ§垒；目碰童学位授予单位宝宝盍堂一学位授予日期2匹§笙：旦鬟一答辩委员会主席一喜§≤基燃阔人2005年3月日继巡熬缒荔鬈勉教攫摘要快速增长的无线通信市场对射频集成电路提出了较大需求。近年来，随着特征尺寸的不断减小，深亚微米CMOS工艺的MOSFET特性频率已经达到50GHz以上，使得利用CMOS工艺实现GHz频段

2、的高频模拟电路成为可能。基于CMOS工艺的射频集成电路得到广泛研究，如低噪声放大器、混频器、滤波器、压控振荡器和功率放大器。本论文首先进行了深入调研，围绕射频集成电路中必不可少的集成射频电感及其相关的CMOS射频集成单元电路，对RP电感结构进行了设计与模拟和VCO的设计与模拟。主要的研究工作如下：1．在确定电感的电路模型后，要进行正确的设计和优化，就必须知道模型中各元件的参数。本文从已知的S参数，通过三种途径提取了模型中集总元件参数，并对三种途径提取的元件参数进行了模拟。从模拟结果中得到提取模型参数的最佳途径。2．提出了一种新的方法来减小硅衬底损耗提高集成电感的

3、Q值。在场氧层下形成薄屏蔽层来阻止衬底形成涡流，从而减小损耗。这种制作工艺简单且与常规硅集成工艺兼容。对新颖螺旋电感进行了设计与模拟，得到了L约为20nH、0大于10的射频螺旋电感。3．提出了一种CMOS兼容工艺的MEMS硅集成螺线管电感。对螺线管电感的顶引线和底引线进行了新颖设计，充分利用了线圈与线圈间的空间，从而在不影响其Q值的同时提高了电感值密度。对新颖螺线管电感进行了设计与模拟，得到了日值大于20的射频电感。4．为了证明高Q射频电感在提高射频集成电路性能的作用，本文基于0．25umCMOS工艺进行了射频集成电路VCO的设计与模拟，其中对所应用的新颖螺线管

4、电感进行了重新设计，得到了较好改善的VCO性能指标(尤其是相位噪声)，相位噪声在频偏1MHz时为一124dBc／Hza关键词：集成电感，Q值，螺旋电感，螺线管电感，CMOS射频集成电路，压控振荡器东南大学硕士论文ABSTRACTWiththerapidgrowthofwirelesscommunicationmarkets．SiRFICisrecognizedasafascinatingcandidatetomeetthedemandsoflow—cost，highintegration，andmaturetechnologies．Currently,techn

5、ologyscalingallowsCMOSprocessestooperateatRFandagreateffortisunderwaytoobtainamonolithicsolutionthatmeetsmobiletelecommunicationstandardspecifications．Todate，mostresearchesonCMOSRFcircuitsarefocusedonCMOSRFfront-endincludingsomekeybuildingblockssuchaslow，noiseamplifier(LNA)，mixer,ban

6、d-passfilters，voltagecontrolOscillatorsandpoweramplifiers-InRFIC．inductarsneedtoberealizedonasiliconsubstratealongwithalloftheotherdevicesinasinglechip．Infact，theneedforhighQintegratedinductorsinRFICsisincreasing．Theaimofourresearchistorealizehigh—Qandhigh．resonantfrequencymonolithic

7、inductorsinstandardorcompatibleCMOStechnologyandtocarryouttheintegratedinductorsinsomenovelCMOSRFICs·TheresearchesofintegratedinductorsanditsrelatedRFintegratedcircuitsarepresentedreportedinthisdissertation．Maincontentsandresultsofthestudyaregivenasfollows：1Themodeloftheinductoristhe

8、keyforRFIC’s