CMOS RFIC平面螺旋差分變壓器參數(shù)化等效電路的建模.pdf

1、在CMOS 射頻集成電路中，變壓器（Transformer）是一種重要的無源片上元件。從結(jié)構(gòu)上分，主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：平面螺旋變壓器和疊層式螺旋變壓器。它可以用于諸如低噪聲放大器、壓控振蕩器、雙平衡混頻器和功率放大器等電路中，來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、差分與單端信號轉(zhuǎn)換、交流耦合和增加帶寬等功能，實(shí)現(xiàn)更高的集成度和降低生產(chǎn)成本。由于CMOS 硅基襯底的導(dǎo)電性，變壓器在高頻時(shí)會受到嚴(yán)重的襯底耦合效應(yīng)的影響，不但大大降低了它的品質(zhì)因素，也給精確建模工

2、作帶來了困難。 變壓器主要受到四種高頻效應(yīng)的影響：金屬微帶線的趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)、金屬微帶線之間的寄生電容、襯底的容性寄生耦合損耗、襯底的感性寄生耦合損耗。目前工業(yè)界缺乏這樣一個(gè)參數(shù)化（Scalable）的等效電路模型：既充分考慮了所有上述四種效應(yīng)，而又能夠根據(jù)工藝參數(shù)和器件的幾何尺寸把電路中所有元件的值解析地計(jì)算出來，這是近年來困擾CMOS 射頻電路設(shè)計(jì)者們的一個(gè)棘手問題。 在本文中，我們從四種高頻效應(yīng)的物理本質(zhì)出發(fā)，

3、對平面螺旋差分變壓器建立了參數(shù)化的等效電路模型。首先對平面螺旋差分變壓器建立了一個(gè)能正確模擬其端口特性的包含45個(gè)元件的2-π 集總參數(shù)等效電路拓?fù)?；然后提出了一套解析公式使得電路中每個(gè)元件值跟工藝參數(shù)和器件的幾何尺寸建立了解析關(guān)系，公式里的某幾個(gè)模型參數(shù)仍需根據(jù)幾組典型的變壓器實(shí)測數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)；接著將電路仿真值與ADS Momentum 器件仿真值進(jìn)行對比，兩者在DC～20 GHz 諧振點(diǎn)前的頻率范圍內(nèi)都得到了較好的擬合效果；最后在此基