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

采用有源电感的中频lc并联谐振回路 Download PDF

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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:
Leq = C Gm 1 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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN200976569Y (zh) * 2006-10-27 2007-11-14 湖南大学 以有源电感为负载的cmos宽带低噪声放大器

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