一種使用四鍵合線電感的壓控振蕩器

陳軍

【摘要】本文給出了鍵合線電感（bond wire）的集總參數(shù)模型和三維電磁場(chǎng)仿真及擬合結(jié)果，使用四鍵合線雙電感和片上MOS電容，設(shè)計(jì)了1.8～3.6GHz的壓控振蕩器，顯著降低了芯片面積，優(yōu)化了振蕩器性能。

【關(guān)鍵詞】壓控振蕩器；鍵合線；相噪聲

近年來(lái)，無(wú)線通信特別是移動(dòng)通訊的迅速發(fā)展，對(duì)射頻系統(tǒng)提出了低功耗、小尺寸、低成本、高可靠等要求。作為射頻系統(tǒng)的重要模塊，壓控振蕩器因以片上螺旋電感和和金屬-氧化物-金屬電容作為主要元件，已成為芯片面積消耗最大的模塊。因此，使用鍵合線電感和MOS電容設(shè)計(jì)一種低功耗高性能的壓控振蕩器，不但可以省去片上電感的面積，而且使用普通MOS晶體管作為電容，比金屬-氧化物-金屬電容大3～5倍的電容率又可以使面積進(jìn)一步降低，可以顯著降低成本。

本文基于0.35μm CMOS工藝，使用四鍵合線構(gòu)成的雙電感，并給出建模方法和結(jié)果，設(shè)計(jì)了頻率范圍為1.8G～3.6GHz的壓控振蕩器，實(shí)現(xiàn)相位噪聲-100dbc/Hz@100kHz。

1.鍵合線電感建模

目前的封裝工業(yè)中，鍵合線（bonding wire）的材料主要采用金和銅，為了提高電感的性能，本文采用直徑25um（1.0mil）、1～2mm長(zhǎng)度規(guī)格的金絲，其穩(wěn)定工作電流大于200mA。

5.結(jié)論

本文分析了鍵合線電感的結(jié)構(gòu)及建模技術(shù)，給出了較為準(zhǔn)確的電感模型，設(shè)計(jì)了基于共用T型引腳封裝框架的四鍵合線雙電感大頻率范圍的壓控振蕩器，并使用片上MOS電容實(shí)現(xiàn)了3.3V電源電壓下1.8～3.6GHz的低成本高性能的壓控振蕩器方案，100KHz偏移處的相噪聲達(dá)到了-100dbc/Hz，實(shí)測(cè)表明振蕩器性能與設(shè)計(jì)建模的結(jié)果吻合的很好。

參考文獻(xiàn)

[1]Craninckx，J.and Steyaert，“A 1.8-GHz CMOS Low-Phase-Noise Voltage-Controlled Oscillator with Prescaler”，IEEE Journal of Solid-state Circuits（Dec.1995）vol.30，no.12，pp. 1474-82.

[2]唐長(zhǎng)文，等.一種采用開(kāi)關(guān)階躍電容的壓控振蕩器[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，2005，26（10）.