專利名稱：基于對(duì)稱有源電感的差分高通濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到高通濾波電路領(lǐng)域，特指應(yīng)用于接收器前端均衡電路中的基于對(duì)稱有 源電感的差分高通濾波電路。
背景技術(shù)：
在接收器前端的均衡電路中，如果輸出信號(hào)不能夠精確對(duì)稱，就會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘重疊和溝道 電荷注入效應(yīng)，導(dǎo)致電路性能下降甚至不能正常工作。采用對(duì)稱有源電感代替無(wú)源電感不僅 可以有效拓展信號(hào)傳輸帶寬、產(chǎn)生完全對(duì)稱輸出信號(hào)，而且還可以提高電路性能、減小電路 設(shè)計(jì)難度、降低電路功耗、減小芯片面積、降低工藝依賴性。
傳統(tǒng)的無(wú)源電感的高通濾波電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，電路包括由基本的差分電路兩個(gè)差分
輸入NM0S管Nl和N2， Nl和N2的柵極分別接差分輸入信號(hào)端口 ina和inb， N5作為尾電流， N5的柵極接偏置電壓vb， P3和P4這兩個(gè)PM0S管的柵極和漏極短接作為二極管連接的負(fù)載； 一個(gè)無(wú)源電感LO。無(wú)源電感需要占用較大的芯片面積，另一方面受有耗硅襯底的分布參數(shù)和 導(dǎo)體損耗的影響，無(wú)源電感的品質(zhì)因數(shù)Q值及自諧振頻率都比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 能夠產(chǎn)生完全對(duì)稱信號(hào)的基于對(duì)稱有源電感的差分高通濾波電路，可以減小電路設(shè)計(jì)難度、 降低電路功耗、減小芯片面積，從而提高電路整體性能。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為一種基于對(duì)稱有源電感的差分高通濾波 電路，其特征在于它包括基本的差分電路和兩個(gè)對(duì)稱的有源電感，所述基于對(duì)稱有源電感
的HP電路包括由基本的差分電路兩個(gè)差分輸入NM0S管Nl和N2， Nl和N2的柵極分別接 差分輸入信號(hào)端口 ina和inb， N5作為尾電流，N5的柵極接偏置電壓vb， P3和P4這兩個(gè)PM0S 管的柵極和漏極短接作為二極管連接的負(fù)載；兩個(gè)對(duì)稱的有源電感N3的源極接VSS和柵極 接P1的漏極以及漏極接P1的源極，Pl的柵極接電阻R (ESD保護(hù)電阻)，然后接地；同理， P2和N4構(gòu)成與Pl和N3對(duì)稱的有源電感，N4的源極接地和柵極接P2的漏極以及漏極接P2 的源極，P2的柵極接電阻R (ESD保護(hù)電阻)，然后接地。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于
1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單本發(fā)明中提出的電路結(jié)構(gòu)只是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上用兩個(gè)對(duì)稱的有源電 感代替了一個(gè)無(wú)源電感，易于片內(nèi)集成。
2、 性能優(yōu)異雖然本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但是本發(fā)明中提出的電路可以產(chǎn)生十 分對(duì)稱的輸出信號(hào)、提高電路性能、減小電路設(shè)計(jì)難度、降低電路功耗、減小芯片面積; 這是現(xiàn)有技術(shù)所不可比擬的。
3、 電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。


圖1是傳統(tǒng)的無(wú)源電感的高通濾波電路的示意圖； 圖2是本發(fā)明的有源電感示意圖3是本發(fā)明的基于對(duì)稱有源電感的高通濾波電路示意圖4是本發(fā)明在高頻差分信號(hào)的輸入條件下的模擬結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 在接收器前端的均衡電路中使用的高通濾波器，需要利用電感通直流、阻交流的特性來(lái) 將差動(dòng)對(duì)電路的交流信號(hào)除去，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的補(bǔ)償作用。而電感的實(shí)現(xiàn)方式有兩種一
一螺旋電感和有源電感。雖然當(dāng)前在CMOS工藝下制作螺旋電感己經(jīng)成為可能，但是實(shí)現(xiàn)這樣 的電感不僅增加了芯片面積，提高了制作成本，同時(shí)也給版圖實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了一定的困難，這樣 的電感不可避免的引入了復(fù)雜的金屬線，產(chǎn)生很強(qiáng)的寄生效應(yīng)。通過(guò)有源器件的適當(dāng)組合可 以實(shí)現(xiàn)電感通直流、阻交流的功能，因此有源電感在提高集成度、減小設(shè)計(jì)難度、降低電路 功耗和減小芯片面積方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。
圖2給出了有源電感的實(shí)現(xiàn)形式，它是由陋0S管N4、 PM0S管P2和電阻R組成，其中 P2和R起到保護(hù)作用，N4的是有源電感的主體部分，將其柵極和漏極短接實(shí)現(xiàn)電感的功能。 它們的連接關(guān)系是N4的柵極接P2的源極，P2的柵極與電阻的一端相連，電阻的另一端接 地，而N4的漏極和P2的源極相連作為有源電感的一個(gè)端口， N4的源極作為有源電感的另一 個(gè)端口。
用圖2給出的有源電感代替圖1中的螺旋電感在電路功能上可以實(shí)現(xiàn)高通濾波的作用， 但是引入的問(wèn)題是由于有源電感從一個(gè)端口到另一個(gè)端口之間由于存在溝道有效電阻的作用而使得差分電路的兩個(gè)輸出端的信號(hào)電平發(fā)生漂移，出現(xiàn)輸出信號(hào)在兩個(gè)差動(dòng)支路上的共模 電平不相等，這將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。
圖3是解決了上述問(wèn)題的電路結(jié)構(gòu)，它使用了兩個(gè)相同的有源電感組成的對(duì)程結(jié)構(gòu)取代 原有的一個(gè)有源電感，使得差動(dòng)電路兩條支路輸出信號(hào)共模電平相等。
圖3給出了基于對(duì)稱有源電感的高通濾波電路的電路實(shí)現(xiàn)，它包括兩個(gè)主要的部分差 分電路和對(duì)稱有源電感?；镜牟罘蛛娐酚蓛蓚€(gè)差分輸入NM0S管N1和N2、作為差動(dòng)對(duì)尾電 流源的NM0S管N5以及柵極和漏極短接用來(lái)作為差動(dòng)對(duì)負(fù)載的兩個(gè)PMOS管P3和P4組成。其 中，Nl和N2的柵極分別接差分輸入信號(hào)端口 ina和inb， N5的柵極接偏置電壓vb。兩個(gè)對(duì) 稱的有源電感由兩部分有源電感組成P1和N3組成的有源電感、P2和N4組成的有源電感。 其中，N3的源極接地和柵極接Pl的漏極以及漏極接Pl的源極，Pl的柵極接電阻R起保護(hù)作 用，然后接地；同理，P2和N4構(gòu)成與P1和N3對(duì)稱的有源電感，N4的源極接地和柵極接P2 的漏極以及漏極接P2的源極，P2的柵極接電阻R起保護(hù)作用，然后接地。
圖4給出了本發(fā)明在高頻差分信號(hào)輸入條件下的模擬結(jié)果，從模擬結(jié)果可以看出，本發(fā) 明提出的基于對(duì)稱有源電感的高通濾波電路的輸出波形完全對(duì)稱，與傳統(tǒng)使用無(wú)源電感的結(jié) 構(gòu)所產(chǎn)生的信號(hào)一致，能夠做到輸出信號(hào)的完全對(duì)稱，且本發(fā)明提出的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、芯片 面積小。
權(quán)利要求
1、一種基于對(duì)稱有源電感的高通濾波電路，其特征在于它包括基本的差分電路和兩個(gè)對(duì)稱的有源電感，它由兩個(gè)主要的部分組成基本的差分電路和對(duì)稱有源電感；基本的差分電路由兩個(gè)差分輸入NMOS管(N1)和(N2)、作為差動(dòng)對(duì)尾電流源的NMOS管(N5)以及柵極和漏極短接用來(lái)作為差動(dòng)對(duì)負(fù)載的兩個(gè)PMOS管(P3)和(P4)組成；其中，(N1)和(N2)的柵極分別接差分輸入信號(hào)端口(ina)和(inb)，(N5)的柵極接偏置電壓(vb)；兩個(gè)對(duì)稱的有源電感由兩部分有源電感組成(P1)和(N3)組成的有源電感、(P2)和(N4)組成的有源電感；其中，(N3)的源極接地和柵極接(P1)的漏極以及漏極接(P1)的源極，(P1)的柵極接電阻(R)(ESD保護(hù)電阻)，然后接地；同理，(P2)和(N4)構(gòu)成與(P1)和(N3)對(duì)稱的有源電感，(N4)的源極接地和柵極接(P2)的漏極以及漏極接(P2)的源極，(P2)的柵極接電阻(R)(ESD保護(hù)電阻)，然后接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于對(duì)稱有源電感的高通濾波電路，其特征在于所述基于對(duì) 稱有源電感的高通濾波電路，采用兩個(gè)對(duì)稱的有源電感來(lái)代替無(wú)源電感；采用兩個(gè)對(duì)稱的有 源電感(N3)的源極接地和柵極接(Pl)的漏極以及漏極接(Pl)的源極，(Pl)的柵極接 電阻(R) (ESD保護(hù)電阻)，然后接地；同理，(P2)和(N4)構(gòu)成與(Pl)和(N3)對(duì)稱的 有源電感，(N4)的源極接地和柵極接(P2)的漏極以及漏極接(P2)的源極，(P2)的柵極 接電阻(R) (ESD保護(hù)電阻)，然后接地。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于對(duì)稱有源電感的差分高通濾波電路，它包括基本的差分電路和兩個(gè)對(duì)稱的有源電感。與傳統(tǒng)的高通濾波電路相比，本發(fā)明中采用兩個(gè)對(duì)稱的有源電感代替了傳統(tǒng)的無(wú)源電感。從而使得改進(jìn)后的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、工藝適應(yīng)能力更強(qiáng)、能夠產(chǎn)生完全對(duì)稱信號(hào)，且大幅減小電路設(shè)計(jì)難度、降低了電路功耗、減小芯片面積，從而提高電路整體性能。
文檔編號(hào)H03H11/00GK101588163SQ200910043748
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者唐李紅, 張民選, 徐煒遐, 李俊豐, 李少青, 石大勇, 肖海鵬, 蔣仁杰, 趙振宇, 陽(yáng) 郭, 陳吉華, 陳怒興, 卓 馬 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)