CN101197560B - 采用有源电感的中频lc并联谐振回路 - Google Patents

Abstract

本发明属于集成电路技术领域，具体为采用有源电感的中频LC并联谐振回路。它主要由可调有源电感及密勒等效电容组成。其中，有源电感为回环接法的两级放大器，密勒等效电容为电容器跨接于放大器输入输出两端形成。有源电感和密勒等效电容值均受控制字控制，而有源电感还可以通过调整其尾电流控制其值。本发明所提出的谐振回路调谐方便迅速，节约芯片面积。

Description

采用有源电感的中频LC并联谐振回路

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种采用有源电感的中频LC并联谐振回路。

背景技术

当今社会，各种无线通信技术比如GSM、CDMA、GPS、WLAN(802.11a，11b，11g)、ZigBee等已经和我们的日常生活息息相关。据预测，几乎每隔6个月就会有一种新的无线应用出现并成为标准，而这些标准衍生的应用会逐步深入我们生活，成为一种生活的必需。这就意味着为了适应这种需求我们需要购买和配置多种硬件设备，这将给人们的生活带来极大的不便。所以，现在有很多关于多模收发机和软件无线电的研究，其目的就是为了使一套系统可以兼容很多无线协议，方便使用，节约成本。

在设计适用于多协议的中频电路时，不可避免的需要多种不同特点的滤波电路。当需要高性能窄带滤波器时往往需要LC并联谐振回路。由于中频频率较低，往往需要采用较大数值的电容和电感，占用大量的芯片面积。所以研究出一种节省面积且具有较高Q值的中频LC并联谐振回路非常具有学术和实用价值。

现有一种采用有源电感的组成谐振网络的窄带放大器，具体参考Stepan Lucyszyn andIan D.Robertson，“Monolithic Narrow-Band Filter Using Ultrahigh-Q Tunable ActiveInductors”，IEEE TRANSACTIOUS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，1994。作者采用一种高Q值的有源电感和寄生电容组成谐振网络，来进行窄带滤波。但如果用于中频电路，采用寄生电容其数值是不够的，仍然需要较大的芯片面积。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能满足中频电路对高Q值LC并联回路的需求，同时能极大地节约芯片面积的中频LC并联谐振回路。

本发明提出的中频LC并联谐振回路采用有源电感，由有源电感及密勒等效电容构成。其电路原理见图1所示。其中有源电感由8个MOS管1、2、3、4、6、7、8、9组成；密勒等效电容由电容器13接于NMOS管12漏栅极之间等效而成。其中4个MOS管1、2、3、4组成单端输入单端输出前馈放大器。其中2个NMOS管1、2为放大管，2个PMOS管3、4为电流镜负载。NMOS管1为共源放大管，栅极接节点14，源极接尾电流源5，漏极输出到电流镜结构负载PMOS管3的漏极和栅极。NMOS管2栅极接直流偏置电平，源极接尾电流5，漏极接节点15。2个PMOS管3、4为电流镜负载，源极均接高电平，漏极分别接2个NMOS管1、2漏极，PMOS管3栅极和漏极相连，同时PMOS管4栅极相连。4个MOS管6、7、8、9组成反馈放大器，其中，2个PMOS管6、8为放大管，栅极接节点15，源极接高电平，漏极接共栅控制的2个PMOS管7、9源极。2个PMOS管7、9为共栅控制管，漏极均接节点14，栅极分别接控制电压Vc1和Vcn。2个NMOS管10、12为电流镜接法，源极接地，NMOS管10的漏栅接于节点14，同时与NMOS管12栅极相连。NMOS管12漏极接负载PMOS管11漏极。PMOS管11为负载管，源极接高电平，栅极接偏置电压。电容13两端分别接在节点14和NMOS管12漏极。电容16接在节点15和地之间。

本发明电路可满足中频电路对高Q值LC并联回路的需求，同时能大大节约芯片面积。

附图说明

图1为本发明提出的采用有源电感的中频LC并联谐振回路电路原理图。

标号说明：1、2、10、12为NMOS管；3、4、6、7、8、9、11为PMOS管；13、16为电容；5为电流源；14、15为节点。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明。

在图1所示的电路中，中频LC并联谐振回路由有源电感和密勤等效电容构成，其中，有源电感由8个MOS管1、2、3、4、6、7、8、9组成；密勒等效电容由电容器13接于NMOS管12漏栅极之间等效而成。其中MOS管1、2、3、4组成单端输入单端输出前馈放大器。其中2个NMOS管1、2为放大管，2个PMOS管3、4为电流镜负载。NMOS管1为共源放大管，栅极接节点14，源极接尾电流源5，漏极输出到电流镜结构负载PMOS管3的漏极和栅极。NMOS管2栅极接直流偏置电平，源极接尾电流5，漏极接节点15。2个PMOS管3、4为电流镜负载，源极均接高电平，漏极分别接2个NMOS管1、2漏极，PMOS管3栅极和漏极相连，同时PMOS管4栅极相连。4个MOS管6、7、8、9组成反馈放大器，其中，2个PMOS管6、8为放大管，栅极接节点15，源极接高电平，漏极接共栅控制2个PMOS管7、9源极。2个PMOS管7、9为共栅控制管，漏极均接节点14，栅极分别接控制电压Vc1和Vcn。2个NMOS管10、12为电流镜接法，源极接地，NMOS管10的漏栅接于节点14，同时与NMOS管12栅极相连。NMOS管12漏极接负载PMOS管11漏极。PMOS管11为负载管，源极接高电平，栅极接偏置电压。电容13两端分别接在节点14和NMOS管12漏极。电容16接在节点15和地之间。

本发明中，有源电感为回环接法的两级放大器，第一级前馈放大器为MOS管1、2、3、4组成，反馈放大器为PMOS管6、7、8、9组成。设前馈放大器跨导为Gml，反馈放大器跨导为Gm2，电容16的值为C，则从节点14看进去的等效电感值为：

$\mathrm{Leq}=\frac{C}{\mathrm{Gm}1\mathrm{Gm}2}$

从节点14看进去的等效密勒电容为：

Cm＝(1+Av)C13

其中C13为电容13的电容值，Av为NMOS管12的电压放大倍数。节点14的寄生电容跟密勒电容相比很小，可以忽略。

从以上分析可以看出，要快速确定LC谐振回路的频率，应该先调整控制电压Vc1～Vcn，使有源电感值可电容值向相同方向改变，再调整电流源5的尾电流值使电感值缓慢变化，以确定频率。

Claims (1)

1.一种采用有源电感的中频LC并联谐振回路，其特征在于由有源电感及密勒电容构成，其中有源电感由8个MOS管组成；密勒等效电容由第一电容(13)接于第四NMOS管(12)漏栅极之间等效而成；有源电感为回环接法的两级放大器，第一级前馈放大器为4个MOS管组成，反馈放大器由4个PMOS管组成；其中第一NMOS管(1)和第二NMOS管(2)为放大管，第一PMOS管(3)和第二PMOS管(4)为电流镜负载；第一NMOS管(1)为共源放大管，栅极接第一节点(14)，源极接尾电流源(5)，漏极输出到电流镜结构负载第一PMOS管(3)的漏极和栅极；第二NMOS管(2)栅极接直流偏置电平，源极接尾电流(5)，漏极接第二节点(15)；第一PMOS管(3)和第二PMOS管(4)为电流镜负载，源极均接高电平，漏极分别接第一NMOS管(1)和第二NMOS管(2)漏极，第一PMOS管(3)栅极和漏极相连，同时第二PMOS管(4)栅极相连；第三PMOS管(6)第五PMOS管(8)为放大管，栅极接第二节点(15)，源极接高电平，漏极接共栅控制的第四PMOS管(7)和第六PMOS管(9)源极，第四PMOS管(7)和第六PMOS管(9)为共栅控制管，漏极均接第一节点(14)，栅极分别接控制电压Vc1和Vcn；第三NMOS管(10)和第四NMOS管(12)为电流镜接法，源极接地，第三NMOS管(10)的漏栅接于第一节点(14)，同时与第四NMOS管(12)栅极相连；第四NMOS管(12)漏极接负载第七PMOS管(11)漏极；第七PMOS管(11)为负载管，源极接高电平，栅极接偏置电压；第一电容(13)两端分别接在第一节点(14)和第四NMOS管(12)漏极；第二电容(16)接在第二节点(15)和地之间。

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