片上方形螺旋电感电路模型实现开题报告

1. 研究目的与意义

作为磁能存储元件，电感可与电能存储元件电容共同实现许多功能，是射频集成电路中不可缺少的元件。随着集成电路工作频率的提高，传统的片外电感已无法满足电路设计的需要。例如，片外的键合线电感的感值波动大，可预测性和重复性差。而由金属互连线实现的片上螺旋电感稳定性好，与标准cmos工艺兼容，因此被广泛使用。

片上电感被广泛应用于射频前端电路中。其中，低噪声放大器（low noiseamplifier, lna）是无线接收机的关键模块，可利用片上电感代替源极负反馈电阻，减小噪声，提高线性度。压控振荡器（voltage-controlled oscillator, vco)中要求高品质因数的lc谐振回路以实现较低的相位噪声，因此片上电感的设计极其重要。此外，片上电感还可实现偏置、选频、滤波、阻抗变换、阻抗匹配及电路结构变换等功能。

硅基螺旋电感一般由金属互连线围绕成螺旋状，有方形螺旋、六角形螺旋、八角形螺旋等多种实现形式。在标准cmos工艺中，组成螺旋电感的金属连线电阻由于趋肤效应和邻近效应而使得寄生电阻随着频率变化，金属线之间以及金属线与衬底之间存在寄生电容，在高频情况下，硅基衬底的损耗较大，电感输入输出端之间也存在衬底耦合，这些因素使得电感的电磁的特性随着频率变化有较大变化，其模型建立和仿真比较困难。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本次毕业设计将建立片上方形螺旋电感的电磁仿真模型，并进行等效电路参数提取，在电路仿真软件中实现其集总参数电路模型。具体工作内容有：

1.学习理解片上方形螺旋电感感值计算方法以及各种寄生以及损耗机制的估算方法。

3. 研究的方法与步骤

1.阅读文献，理解片上电感的工作原理，理解有关寄生效应，有涡旋电流对于寄生电阻的影响，衬底耦合对于电感性能的影响。

2.在电磁仿真软件中建立电感的仿真模型，通过仿真得到其场分布于电流分布特性，并根据仿真结果提取其等效电路参数。

3.在电路仿真软件中建立电感的等效电路模型。

4. 参考文献

[1] 廖承恩.微波技术基础.西安电子科技大学出版社

[2] 丁君.工程电磁场与电磁波. 高等教育出版社

[3] david m.pozar. microwave engineering. john wiley sons， inc.2005

5. 计划与进度安排

1. 3.1-3.20阅读有关文献，理解片上方形螺旋电感的感值计算方法以及寄生元件估算方法；熟悉软件工具，掌握仿真方法；完成开题报告。

2. 3.21-3.31 建立片上方形螺旋电感的电磁仿真模型。

3. 4.1-4.10对于电磁仿真模型进行仿真分析，并进行等效电路参数提取。