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片上電感的優(yōu)化設計

冬至配餃子 ? 來源:IP與SoC設計 ? 作者:芯和半導體 ? 2023-06-21 14:52 ? 次閱讀

前言

RFIC 應用電路中,電感往往占據(jù)了大部分面積,其相關參數(shù)在很大程度上會限制電路性能和表現(xiàn),是影響低成本、低功耗、低噪聲 RFIC 電路實現(xiàn)的關鍵元件。而電感是一種磁能儲能元件,其配合電能儲能元件(如電容)等能實現(xiàn)諸多功能,尤其是它的低通高阻特性使其廣泛應用于降低電源電壓、濾波等電路中。而片上螺旋電感相對于分立繞線電感,更低成本、更易集成、更小功耗、更少噪聲,但卻因其結(jié)構(gòu)導致的諸多寄生效應而影響性能。為更好地理解、研究,本章將就 RF 片上螺旋電感的物理版圖結(jié)構(gòu)、常見性能指標、一般損耗機制、普遍建模方法作系統(tǒng)而簡潔的介紹。

本文首先介紹了片上電感的性能指標,并分析了各指標對射頻前端模塊的影響。其次重點介紹片上電感的寄生效應和損耗機制,為電感的設計指明了優(yōu)化方向。最后通過幾個實例介紹了電感優(yōu)化常用的一些方法。

片上電感分析

電感的性能指標

平面螺旋電感一般是利用標準CMOS工藝中的兩層金屬層來實現(xiàn)電感元件,一層作為螺旋電感的線圈主體,一層通過通孔與主體金屬層連通,用作內(nèi)圈金屬跨接引出端口的引線。為遠離有損襯底同時減小導體損耗,一般僅使用頂層及次頂層金屬。

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