CN103107795A - 一种浮地有源电感 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮地有源电感，所述电感包括：第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口；所述第一充电电路，用于当第一端口有电流输入时给并联电容充电；所述第一放电电路，用于当并联电容放电时将电流从第一端口输出；所述第二放电电路，用于将并联电容放电时将电流从第二端口输出；所述第一放大器和第二放大器工作在不同的组态，通过调节电路中放大器的工作电压或并联电容的大小，实现浮地有源电感的电感值可调。

Description

一种浮地有源电感

技术领域

本发明涉及射频集成电路领域，特别是涉及一种浮地有源电感。

背景技术

随着射频集成电路向微型化，多功能化方向发展，射频可集成器件日益受到人们重视。电感是射频集成电路中的重要的元器件之一，普遍应用于射频收发器模块中，如：低噪声放大器、功率放大器、混频器和滤波器等。电感与电容经常一起被使用在阻抗匹配网络和滤波电路中。

传统集成无源电感采用金属线绕制而成，工程上一般使用键合线电感与芯片电路集成，当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流，这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H）”。

但是，本领域技术人员在使用上述集成无源电感时，发现有如下缺点：

首先，这种无源电感的电感值不可调节，极大的限制了电感在射频集成电路中的广泛应用；

其次，无源电感占用芯片电路的面积大，不利于集成电路向微型化发展的需求；

再次，由于衬底和金属导线自身存在的电阻，导致无源电感的品质因数偏低，一般仅为十几左右。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种浮地有源电感，采用两个放大器对接后与并联电容串联的方法形成基于回转器原理的有源电感，实现电感值可调。

一种浮地有源电感，所述电感包括：

一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容；

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；

第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口；

所述第一充电电路，由第一隔直电容、第二隔直电容和第一放大器组成，第一放大器串联在第一隔直电容和第二隔直电容之间，用于当第一端口有电流输入时给并联电容充电；

所述第一放电电路，由第三隔直电容、第四隔直电容和第二放大器组成，第二放大器串联在第三隔直电容和第四隔直电容之间，用于当并联电容放电时将电流从第一端口输出；

所述第二放电电路，由第五隔直电容、第六隔直电容和第三放大器组成，第三放大器串联在第五隔直电容和第六隔直电容之间，用于将并联电容放电时将电流从第二端口输出；

所述第一放大器和第二放大器工作在不同的组态。

优选的，

所述第一放大器工作在共基极；

所述第二放大器工作在共发射极。

优选的，

所述第一放大器工作在共集电极；

所述第二放大器工作在共发射极。

优选的，

所述第一放大器工作在共基极；

所述第二放大器工作在共集电极。

优选的，

所述第一放大器工作在共发射极；

所述第二放大器工作在共集电极。

优选的，

所述第一放大器工作在共集电极；

所述第二放大器工作在共基极。

优选的，

所述第一放大器工作在共发射极；

所述第二放大器工作在共基极。

优选的，

所述第三放大器工作在共基极、共发射极或共集电极。

优选的，

所述电感进一步包括第二充电电路，第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器，第二回转器一端与并联电容串联后接地，另一端为第二端口；

所述第二充电电路由第七隔直电容、第八隔直电容和第四放大器组成，第四放大器串联在第七隔直电容和第八隔直电容之间；用于当第二端口有电流输入时给并联电容充电。

优选的，

第一放大器和第四放大器工作在相同的组态，第二放大器和第三放大器工作在相同的组态。

优选的，

所述第一隔直电容、第二隔直电容、第三隔直电容、第四隔直电容、第五隔直电容、第六隔直电容、第七隔直电容和第八隔直电容的电容值相同。

优选的，

所述第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器为异质结双级型晶体管。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

本发明所提供的一种浮地有源电感包括：一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容；第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口，由于电感值L近似为

$L=\frac{C}{g_{m1}\·g_{m2}},$

其中，C为并联电容的电容值，g_m1为第一充电电路中的第一放大器的跨导值，g_m2为第一放电电路中的第二放大器的跨导值，通过调节第一放大器的和第二放大器偏置电压，改变第一放大器的和第二放大器的集电极电流的大小，进而改变g_m1和g_m2的值，从而改变电感值，或改变并联电容C的大小，从而改变电感值；

其次，本发明所提供的浮地有源电感占用芯片电路的面积小，电感的第一端口和第二端口都可接入外部电路，利于集成电路向微型化发展的需求；

再次，第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器，基于回转器原理形成的有源电感与无源电感相比品质因数高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种浮地有源电感实施例一结构示意图；

图2为本发明一种浮地有源电感第一种具体电路结构示意图；

图3为本发明一种浮地有源电感第二种具体电路结构示意图；

图4为本发明一种浮地有源电感第三种具体电路结构示意图；

图5为本发明一种浮地有源电感第四种具体电路结构示意图；

图6为本发明一种浮地有源电感第五种具体电路结构示意图；

图7为本发明一种浮地有源电感第六种具体电路结构示意图；

图8为本发明一种浮地有源电感实施例二结构示意图；

图9为本发明一种浮地有源电感第七种具体电路结构示意图；

图10为本发明一种浮地有源电感第八种具体电路结构示意图；

图11为本发明一种浮地有源电感第九种具体电路结构示意图；

图12为本发明一种浮地有源电感第十种具体电路结构示意图；

图13所示的是本发明一种浮地有源电感第十一种具体电路结构示意图；

图14所示的是本发明一种浮地有源电感第十二种具体电路结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种浮地有源电感，采用有源器件形成的基于回转器原理的有源电感，实现电感值可调。

本发明所提供的一种浮地有源电感，包括：一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容；第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口；所述第一充电电路，由第一隔直电容、第二隔直电容和第一放大器组成，第一放大器串联在第一隔直电容和第二隔直电容之间，用于当第一端口有电流输入时给并联电容充电；所述第一放电电路，由第三隔直电容、第四隔直电容和第二放大器组成，第二放大器串联在第三隔直电容和第四隔直电容之间，用于当并联电容放电时将电流从第一端口输出；所述第二放电电路，由第五隔直电容、第六隔直电容和第三放大器组成，第三放大器串联在第五隔直电容和第六隔直电容之间，用于将并联电容放电时将电流从第二端口输出；所述第一放大器和第二放大器工作在不同的组态。

下面结合附图对具体实施例进行详细说明。

实施例一

图1为本发明一种浮地有源电感实施例一结构示意图，具体包括：

一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容C₀。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器。

第一回转器一端作为第一端口101，另一端分别与并联电容C₀的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容C₀的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，由第一隔直电容C₁、第二隔直电容C₂和第一放大器Q₁组成，第一放大器Q₁串联在第一隔直电容C₁和第二隔直电容C₂之间，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，由第三隔直电容C₃、第四隔直电容C₄和第二放大器Q₂组成，第二放大器Q₂串联在第三隔直电容C₃和第四隔直电容C₄之间，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，由第五隔直电容C₅、第六隔直电容C₆和第三放大器Q₃组成，第三放大器Q₃串联在第五隔直电容C₅和第六隔直电容C₆之间，用于将并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，所述第一隔直电容、第二隔直电容、第三隔直电容、第四隔直电容、第五隔直电容和第六隔直电容的电容值相同。

所述第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态。

第一放大器Q₁、第二放大器Q₂和第三放大器Q₃为双级型晶体管，优选的，本发明实施例中采用的是NPN型异质结双级型晶体管，还可以采用PNP型异质结双级型晶体管或一般双级型晶体管，具体不进行限定，双级型晶体管都工作在放大区。

其中，放大器工作组态有三种，共基极、共发射极和共集电极，第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态，第三放大器Q₃可以工作在三种组态中的任意一种。放大器工作在共基极时，发射极作为输入端口，集电极作为输出端口，电流由发射极流入，由集电极流出；放大器工作在共发射极时，基极作为输入端口，集电极作为输出端口，电流由基极流入，由集电极流出；放大器工作在共集电极时，基极作为输入端口，发射极作为输出端口，电流由基极流入，由发射极流出。当第一端口作为与外部电路相连输入端口，第二端口作为与外部电路相连的输出端口时，充电电路的输入端口与第一端口相连，输出端口与并联电容C₀相连，给并联电容C₀充电；放电电路的输入端口与并联电容C₀相连，输出端口与第一端口和第二端口相连，给并联电容C₀放电。

第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态有6种组合方式，下面结合具体电路对每种组合方式进行详细说明。

第一种组合方式

图2所示的是本发明一种浮地有源电感第一种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃工作在共发射极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的基极接地，发射极与第一隔直电容C₁串联，集电极与第二隔直电容C₂串联，发射极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的发射极接地，基极与第三隔直电容C₃串联，集电极与第四隔直电容C₄串联，基极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的发射极接地，基极与第五隔直电容C₅串联，集电极与第六隔直电容C₆串联，基极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第一种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃还可以工作在共基极或共集电极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

第二种组合方式

图3所示的是本发明一种浮地有源电感第二种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃工作在共发射极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的基极与第一隔直电容C₁串联，发射极与第二隔直电容C₂串联，基极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁，发射极与第九电阻R9串联后接地，将供电电压产生的静态直流电流接地，第一放大器Q₁的交流输出电压通过第九电阻R₉产生，并将产生的电压通过隔直电容C₂传到并联电容C₀上。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的发射极接地，基极与第三隔直电容C₃串联，集电极与第四隔直电容C₄串联，基极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的发射极接地，基极与第五隔直电容C₅串联，集电极与第六隔直电容C₆串联，基极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第二种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃还可以工作在共基极或共集电极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

第三种组合方式

图4所示的是本发明一种浮地有源电感第三种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃工作在共集电极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的基极接地，发射极与第一隔直电容C₁串联，集电极与第二隔直电容C₂串联，发射极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的基极与第三隔直电容C₃串联，发射极与第四隔直电容C₄串联，基极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂，发射极与第九电阻R₉串联后接地。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第一放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的基极与第五隔直电容C₅串联，发射极与第六隔直电容C₆串联，基极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃，发射极与第十电阻R₁₀串联后接地。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第一放大器Q₃工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第三种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃还可以工作在共基极或共发射极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

第四种组合方式

图5所示的是本发明一种浮地有源电感第四种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃工作在共集电极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的发射极接地，基极与第一隔直电容C₁串联，集电极与第二隔直电容C₂串联，基极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的基极与第三隔直电容C₃串联，发射极与第四隔直电容C₄串联，基极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂，发射极与第九电阻R₉串联后接地。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第一放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的基极与第五隔直电容C₅串联，发射极与第六隔直电容C₆串联，基极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃，发射极与第十电阻R₁₀串联后接地。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第一放大器Q₃工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第四种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃还可以工作在共基极或共发射极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

第五种组合方式

图6所示的是本发明一种浮地有源电感第五种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃工作在共基极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的基极与第一隔直电容C₁串联，发射极与第二隔直电容C₂串联，基极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁，发射极与第九电阻R₉串联后接地。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的基极接地，发射极与第三隔直电容C₃串联，集电极与第四隔直电容C₄串联，发射极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的基极接地，发射极与第五隔直电容C₅串联，集电极与第六隔直电容C₆串联，发射极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第三放大器Q₃工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第五种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃还可以工作在共集电极或共发射极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

第六种组合方式

图7所示的是本发明一种浮地有源电感第六种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃工作在共基极。

第一充电电路：第一放大器Q₁的发射极接地，基极与第一隔直电容C₁串联，集电极与第二隔直电容C₂串联，基极与第一电阻R₁串联后接入第一偏置电压VBIAS₁，集电极与第二电阻R₂串联后接入第一供电电压V₁。其中，第一偏置电压VBIAS₁和第一供电电压V₁保证第一放大器Q₁工作在放大区。

第一放电电路：第二放大器Q₂的基极接地，发射极与第三隔直电容C₃串联，集电极与第四隔直电容C₄串联，发射极与第三电阻R₃串联后接入第二偏置电压VBIAS₂，集电极与第四电阻R₄串联后接入第二供电电压V₂。其中，第二偏置电压VBIAS₂和第二供电电压V₂保证第二放大器Q₂工作在放大区。

第二放电电路：第三放大器Q₃的基极接地，发射极与第五隔直电容C₅串联，集电极与第六隔直电容C₆串联，发射极与第五电阻R₅串联后接入第三偏置电压VBIAS₃，集电极与第六电阻R₆串联后接入第三供电电压V₃。其中，第三偏置电压VBIAS₃和第三供电电压V₃保证第三放大器Q₃工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点分别与并联电容C₀的一端和第五隔直电容C₅的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，用于当并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

优选的，在第六种组合方式时，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃还可以工作在共集电极或共发射极组态中的任意一种。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂和第三偏置电压VBIAS₃绝对值大小相同。

由于电感值L近似为

$L=\frac{C}{g_{m1}\·g_{m2}},$

调节有源电感的第一偏置电压VBIAS₁和第二偏置电压VBIAS₂的大小，改变放大器中集电极电流的大小，进而改变第一放大器Q₁的跨导值g_m1和第二放大器Q₂的跨导值g_m2，从而改变电感值L的大小；或通过改变并联电容C₀的大小，也可以改变电感值L的大小，还可以调节有源电感的自谐振频率点。

实施例一所提供的有源电感有两个端口，第一端口101和第二端口102，两个端口都与外部电路相连，第一端口101作为输入端口，第二端口102作为输出端口。解决了现有有源电感一端接地受限的问题。

本发明所提供的一种浮地有源电感的品质因数可达100，与无源电感相比，品质因数高。

由上述内容可知，本发明有如下有益效果：

本发明所提供的一种浮地有源电感包括：一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容；第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口，由于电感值L近似为

$L=\frac{C}{g_{m1}\·g_{m2}},$

其中，C为并联电容的电容值，g_m1为第一充电电路中的第一放大器的跨导值，g_m2为第一放电电路中的第二放大器的跨导值，通过调节第一放大器的和第二放大器偏置电压，改变第一放大器的和第二放大器的集电极电流的大小，进而改变g_m1和g_m2的值，从而改变电感值，或改变并联电容C的大小，从而改变电感值；

其次，本发明所提供的浮地有源电感占用芯片电路的面积小，电感的第一端口和第二端口都可接入外部电路，利于集成电路向微型化发展的需求；

再次，第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器，基于回转器原理形成的有源电感与无源电感相比品质因数高。

实施例二

图8所示的是本发明一种浮地有源电感实施例二结构示意图，与实施例一相比，实施例二还包括第二充电电路，用于当第二端口有电流输入时给并联电容充电，具体包括：

两个充电电路、两个放电电路和一个并联电容C₀。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器。

第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器。

第一回转器一端作为第一端口101，另一端分别与并联电容C₀的一端和第二回转器的一端相连，所述并联电容C₀的另一端接地，所述第二回转器的另一端作为第二端口102。

所述第一充电电路，由第一隔直电容C₁、第二隔直电容C₂和第一放大器组成Q₁，第一放大器Q₁串联在第一隔直电容C₁和第二隔直电容C₂之间，用于当第一端口101有电流输入时给并联电容C₀充电。

所述第一放电电路，由第三隔直电容C₃、第四隔直电容C₄和第二放大器Q₂组成，第二放大器Q₂串联在第三隔直电容C₃和第四隔直电容C₄之间，用于当并联电容C₀放电时将电流从第一端口101输出。

所述第二放电电路，由第五隔直电容C₅、第六隔直电容C₆和第三放大器Q₃组成，第三放大器Q₃串联在第五隔直电容C₅和第六隔直电容C₆之间，用于将并联电容C₀放电时将电流从第二端口102输出。

所述第二充电电路，由第七隔直电容C₇、第八隔直电容C₈和第四放大器Q₄组成，第四放大器Q₄串联在第七隔直电容C₇和第八隔直电容C₈之间，用于当第二端口102有电流输入时给并联电容C₀充电。

优选的，所述第一隔直电容、第二隔直电容、第三隔直电容、第四隔直电容、第五隔直电容、第六隔直电容、第七隔直电容和第八隔直电容的电容值相同。

所述第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态；所述第三放大器Q₃和第四放大器Q₄工作在不同的组态。

第一放大器Q₁、第二放大器Q₂、第三放大器Q₃和第四放大器Q₄为双级型晶体管，优选的，本发明实施例中采用的是NPN型异质结双级型晶体管，还可以采用PNP型异质结双级型晶体管或一般双级型晶体管，具体不进行限定，双级型晶体管都工作在放大区。

其中，放大器工作组态有三种，共基极、共发射极和共集电极，第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态；第三放大器Q₃和第四放大器Q₄工作在不同的组态。

优选的，第一放大器Q₁和第四放大器Q₄工作在相同的组态，第二放大器Q₂和第三放大器Q₃工作在相同的组态，则第一回转器和第二回转器相互对称，可以实现浮地有源电感在接入外部电路时。第一端口101和第二端口102互换，解决了有源电感单一接法受限的问题。

所述第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态；所述第三放大器Q₃和第四放大器Q₄工作在不同的组态；所述第一放大器Q₁和第四放大器Q₄工作在相同的组态，所述第二放大器Q₂和第三放大器Q₃工作在相同的组态，有6种组合方式，下面结合具体电路对每种组合方式进行详细说明。

第七种组合方式

图9所示的是本发明一种浮地有源电感第七种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃工作在共发射极，第四放大器Q₄工作在共基极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第一种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的基极接地，发射极与第七隔直电容C₇串联，集电极与第八隔直电容C₈串联，发射极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₄。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

第八种组合方式

图10所示的是本发明一种浮地有源电感第八种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共发射极，第三放大器Q₃工作在共发射极，第四放大器Q₄工作在共集电极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第二种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的基极与第七隔直电容C₇串联，发射极与第八隔直电容C₈串联，基极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₄，发射极与第十电阻R₁₀串联后接地。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

第九种组合方式

图11所示的是本发明一种浮地有源电感第九种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共基极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃工作在共集电极，第四放大器Q₄工作在共基极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第三种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的基极接地，发射极与第七隔直电容C₇串联，集电极与第八隔直电容C₈串联，发射极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₈。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

第十种组合方式

图12所示的是本发明一种浮地有源电感第十种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共集电极，第三放大器Q₃工作在共集电极，第四放大器Q₄工作在共发射极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第四种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的发射极接地，基极与第七隔直电容C₇串联，集电极与第八隔直电容C₈串联，基极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₄。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

第十一种组合方式

图13所示的是本发明一种浮地有源电感第十一种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共集电极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃工作在共基极，第四放大器Q₄工作在共集电极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第五种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的基极与第七隔直电容C₇串联，发射极与第八隔直电容C₈串联，基极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₄，发射极与第十电阻R₁₀串联后接地。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

第十二种组合方式

图14所示的是本发明一种浮地有源电感第十二种具体电路结构示意图，第一放大器Q₁工作在共发射极，第二放大器Q₂工作在共基极，第三放大器Q₃工作在共基极，第四放大器Q₄工作在共发射极。

第一充电电路、第一放电电路和第二放电电路的具体电路结构参照实施例一中第六种组合方式，这里不再赘述。

第二充电电路：第四放大器Q₄的发射极接地，基极与第七隔直电容C₇串联，集电极与第八隔直电容C₈串联，基极与第七电阻R₇串联后接入第四偏置电压VBIAS₄，集电极与第八电阻R₈串联后接入第四供电电压V₄。其中，第四偏置电压VBIAS₄和第四供电电压V₄保证第四放大器Q₄工作在放大区。

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器：

第一隔直电容C₁和第四隔直电容C₄串联后的中间节点作为第一端口101，第二隔直电容C₂和第三隔直电容C₃串联后的中间节点与第五隔直电容C₅和第八隔直电容C₈串联后的中间节点相连，连线的中点与并联电容C₀的一端相连，并联电容C₀的另一端接地，第六隔直电容C₆和第七隔直电容C₇串联后的中间节点作为第二端口102。

优选的，第一偏置电压VBIAS₁、第二偏置电压VBIAS₂、第三偏置电压VBIAS₃和第四偏置电压VBIAS₄绝对值大小相同。

由上述内容可知，实施例二与实施例一相比，还有如下有益效果：

浮地有源电感在接入外部电路时，由于所述第一放大器Q₁和第二放大器Q₂工作在不同的组态；所述第三放大器Q₃和第四放大器Q₄工作在不同的组态；所述第一放大器Q₁和第四放大器Q₄工作在相同的组态，所述第二放大器Q₂和第三放大器Q₃工作在相同的组态，第一端口101和第二端口102互换，解决了有源电感单一接法在集成电路中接入外部电路受限的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浮地有源电感，其特征在于，所述电感包括：

一个第一充电电路、两个放电电路和一个并联电容；

第一充电电路与第一放电电路并联后作为第一回转器；

第一回转器一端作为第一端口，另一端分别与并联电容的一端和第二放电电路的一端相连，所述并联电容的另一端接地，所述第二放电电路的另一端作为第二端口；

所述第一充电电路，由第一隔直电容、第二隔直电容和第一放大器组成，第一放大器串联在第一隔直电容和第二隔直电容之间，用于当第一端口有电流输入时给并联电容充电；

所述第一放电电路，由第三隔直电容、第四隔直电容和第二放大器组成，第二放大器串联在第三隔直电容和第四隔直电容之间，用于当并联电容放电时将电流从第一端口输出；

所述第二放电电路，由第五隔直电容、第六隔直电容和第三放大器组成，第三放大器串联在第五隔直电容和第六隔直电容之间，用于将并联电容放电时将电流从第二端口输出；

所述第一放大器和第二放大器工作在不同的组态。

2.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共基极；

所述第二放大器工作在共发射极。

3.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共集电极；

所述第二放大器工作在共发射极。

4.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共基极；

所述第二放大器工作在共集电极。

5.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共发射极；

所述第二放大器工作在共集电极。

6.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共集电极；

所述第二放大器工作在共基极。

7.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，

所述第一放大器工作在共发射极；

所述第二放大器工作在共基极。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的电感，其特征在于，

所述第三放大器工作在共基极、共发射极或共集电极。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的电感，其特征在于，

所述电感进一步包括第二充电电路，第二充电电路与第二放电电路并联后作为第二回转器，第二回转器一端与并联电容串联后接地，另一端为第二端口；

所述第二充电电路由第七隔直电容、第八隔直电容和第四放大器组成，第四放大器串联在第七隔直电容和第八隔直电容之间；用于当第二端口有电流输入时给并联电容充电。

10.根据权利要求9所述的电感，其特征在于，

第一放大器和第四放大器工作在相同的组态，第二放大器和第三放大器工作在相同的组态。

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