單片微波集成電路(MMIC)設計中的電感、電阻和過孔仿真模型

2021-01-15 網易

2021-01-12 05:43:37 來源: 艾特影視工作室

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  單片微波集成電路(MMIC)設計中的電感仿真模型

  螺旋繞線( spiral-track)電感器的集總元件等效電路模型如圖1所示,該圖也顯示出了參考平面的原理示意圖。該模型由金屬繞線的初級電感(L主要)組成,串聯電阻(R)代表從金屬繞線到接地平面之間的損耗,電容(C1和C2)和一個並聯電容(C)模擬繞線之間的電容。螺旋電感器實際上更像是分布式元件,如果電感器的輸入和輸出之間僅存在相對較小的相位變化,則可以僅使用單個反饋電容這種代表性模型。在實際中,這限制了該模型的頻率適用範圍只能到第一諧振頻率(first resonance frequency)的約80%(f諧振頻率= 1/ 2π /sqrt(L主要* C)。

  當螺旋電感器的尺寸與基板厚度相比變大時,其接地平面可以看作是電流鏡,在兩倍於基板厚度處產生鏡像電流,這種現象具有降低初級電感的效應。

  堆疊螺旋的模型拓撲與單層螺旋電感的模型拓撲相同,並且繞線軌道的更緊密耦合將會顯著地增加了寄生反饋電容。因此,與等效單層螺旋電感相比,其諧振頻率降低了,並且因為反饋電容大得多,所以其等效電路模型現在能很好地適合於高於諧振頻率的頻率範圍。

  

  圖1、螺旋電感器的集總元件等效電路模型

  單片微波集成電路(MMIC)設計中的電阻仿真模型

  電阻器不能簡單地建模為集總電阻,因為電阻器觸點的電容和接地平面的薄膜電阻材料在電阻器上會產生顯著的相位變化。最好的方法是將電阻器建模為有損傳輸線,其中串聯電阻不再可忽略不計。

  

  圖2、使用正方形計算電阻(a)25-Ω電阻器和(b)150-Ω電阻器的薄膜電阻器

  單片微波集成電路(MMIC)設計中的通孔仿真模型

  

  圖3、穿襯底通孔的集總元件等效電路模型

  襯底通孔的等效電路模型如圖3所示,電感是通孔電感和通孔焊盤上的間距耦合電感的組合,並且電阻考慮了由於表面粗糙度引起的傳輸損耗。

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