专利名称：基于对称有源电感的差分高通滤波电路的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到高通滤波电路领域，特指应用于接收器前端均衡电路中的基于对称有 源电感的差分高通滤波电路。
背景技术：
在接收器前端的均衡电路中，如果输出信号不能够精确对称，就会出现时钟重叠和沟道 电荷注入效应，导致电路性能下降甚至不能正常工作。采用对称有源电感代替无源电感不仅 可以有效拓展信号传输带宽、产生完全对称输出信号，而且还可以提高电路性能、减小电路 设计难度、降低电路功耗、减小芯片面积、降低工艺依赖性。
传统的无源电感的高通滤波电路结构如图1所示，电路包括由基本的差分电路两个差分
输入NM0S管Nl和N2， Nl和N2的栅极分别接差分输入信号端口 ina和inb， N5作为尾电流， N5的栅极接偏置电压vb， P3和P4这两个PM0S管的栅极和漏极短接作为二极管连接的负载； 一个无源电感LO。无源电感需要占用较大的芯片面积，另一方面受有耗硅衬底的分布参数和 导体损耗的影响，无源电感的品质因数Q值及自谐振频率都比较低。
发明内容
本发明要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、 能够产生完全对称信号的基于对称有源电感的差分高通滤波电路，可以减小电路设计难度、 降低电路功耗、减小芯片面积，从而提高电路整体性能。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为一种基于对称有源电感的差分高通滤波 电路，其特征在于它包括基本的差分电路和两个对称的有源电感，所述基于对称有源电感
的HP电路包括由基本的差分电路两个差分输入NM0S管Nl和N2， Nl和N2的栅极分别接 差分输入信号端口 ina和inb， N5作为尾电流，N5的栅极接偏置电压vb， P3和P4这两个PM0S 管的栅极和漏极短接作为二极管连接的负载；两个对称的有源电感N3的源极接VSS和栅极 接P1的漏极以及漏极接P1的源极，Pl的栅极接电阻R (ESD保护电阻)，然后接地；同理， P2和N4构成与Pl和N3对称的有源电感，N4的源极接地和栅极接P2的漏极以及漏极接P2 的源极，P2的栅极接电阻R (ESD保护电阻)，然后接地。与现有技术相比，本发明的优点就在于
1、 结构简单本发明中提出的电路结构只是在原有技术基础上用两个对称的有源电 感代替了一个无源电感，易于片内集成。
2、 性能优异虽然本发明提出的结构很简单，但是本发明中提出的电路可以产生十 分对称的输出信号、提高电路性能、减小电路设计难度、降低电路功耗、减小芯片面积; 这是现有技术所不可比拟的。
3、 电路实现简单，降低了设计复杂度。
图1是传统的无源电感的高通滤波电路的示意图； 图2是本发明的有源电感示意图3是本发明的基于对称有源电感的高通滤波电路示意图4是本发明在高频差分信号的输入条件下的模拟结果示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。 在接收器前端的均衡电路中使用的高通滤波器，需要利用电感通直流、阻交流的特性来 将差动对电路的交流信号除去，以实现对高频信号的补偿作用。而电感的实现方式有两种一
一螺旋电感和有源电感。虽然当前在CMOS工艺下制作螺旋电感己经成为可能，但是实现这样 的电感不仅增加了芯片面积，提高了制作成本，同时也给版图实现带来了一定的困难，这样 的电感不可避免的引入了复杂的金属线，产生很强的寄生效应。通过有源器件的适当组合可 以实现电感通直流、阻交流的功能，因此有源电感在提高集成度、减小设计难度、降低电路 功耗和减小芯片面积方面具有很大的优势。
图2给出了有源电感的实现形式，它是由陋0S管N4、 PM0S管P2和电阻R组成，其中 P2和R起到保护作用，N4的是有源电感的主体部分，将其栅极和漏极短接实现电感的功能。 它们的连接关系是N4的栅极接P2的源极，P2的栅极与电阻的一端相连，电阻的另一端接 地，而N4的漏极和P2的源极相连作为有源电感的一个端口， N4的源极作为有源电感的另一 个端口。
用图2给出的有源电感代替图1中的螺旋电感在电路功能上可以实现高通滤波的作用， 但是引入的问题是由于有源电感从一个端口到另一个端口之间由于存在沟道有效电阻的作用而使得差分电路的两个输出端的信号电平发生漂移，出现输出信号在两个差动支路上的共模 电平不相等，这将严重影响系统的性能。
图3是解决了上述问题的电路结构，它使用了两个相同的有源电感组成的对程结构取代 原有的一个有源电感，使得差动电路两条支路输出信号共模电平相等。
图3给出了基于对称有源电感的高通滤波电路的电路实现，它包括两个主要的部分差 分电路和对称有源电感。基本的差分电路由两个差分输入NM0S管N1和N2、作为差动对尾电 流源的NM0S管N5以及栅极和漏极短接用来作为差动对负载的两个PMOS管P3和P4组成。其 中，Nl和N2的栅极分别接差分输入信号端口 ina和inb， N5的栅极接偏置电压vb。两个对 称的有源电感由两部分有源电感组成P1和N3组成的有源电感、P2和N4组成的有源电感。 其中，N3的源极接地和栅极接Pl的漏极以及漏极接Pl的源极，Pl的栅极接电阻R起保护作 用，然后接地；同理，P2和N4构成与P1和N3对称的有源电感，N4的源极接地和栅极接P2 的漏极以及漏极接P2的源极，P2的栅极接电阻R起保护作用，然后接地。
图4给出了本发明在高频差分信号输入条件下的模拟结果，从模拟结果可以看出，本发 明提出的基于对称有源电感的高通滤波电路的输出波形完全对称，与传统使用无源电感的结 构所产生的信号一致，能够做到输出信号的完全对称，且本发明提出的电路结构简单、芯片 面积小。
权利要求
1、一种基于对称有源电感的高通滤波电路，其特征在于它包括基本的差分电路和两个对称的有源电感，它由两个主要的部分组成基本的差分电路和对称有源电感；基本的差分电路由两个差分输入NMOS管(N1)和(N2)、作为差动对尾电流源的NMOS管(N5)以及栅极和漏极短接用来作为差动对负载的两个PMOS管(P3)和(P4)组成；其中，(N1)和(N2)的栅极分别接差分输入信号端口(ina)和(inb)，(N5)的栅极接偏置电压(vb)；两个对称的有源电感由两部分有源电感组成(P1)和(N3)组成的有源电感、(P2)和(N4)组成的有源电感；其中，(N3)的源极接地和栅极接(P1)的漏极以及漏极接(P1)的源极，(P1)的栅极接电阻(R)(ESD保护电阻)，然后接地；同理，(P2)和(N4)构成与(P1)和(N3)对称的有源电感，(N4)的源极接地和栅极接(P2)的漏极以及漏极接(P2)的源极，(P2)的栅极接电阻(R)(ESD保护电阻)，然后接地。
2、 根据权利要求l所述的基于对称有源电感的高通滤波电路，其特征在于所述基于对 称有源电感的高通滤波电路，采用两个对称的有源电感来代替无源电感；采用两个对称的有 源电感(N3)的源极接地和栅极接(Pl)的漏极以及漏极接(Pl)的源极，(Pl)的栅极接 电阻(R) (ESD保护电阻)，然后接地；同理，(P2)和(N4)构成与(Pl)和(N3)对称的 有源电感，(N4)的源极接地和栅极接(P2)的漏极以及漏极接(P2)的源极，(P2)的栅极 接电阻(R) (ESD保护电阻)，然后接地。
全文摘要
本发明公开了一种基于对称有源电感的差分高通滤波电路，它包括基本的差分电路和两个对称的有源电感。与传统的高通滤波电路相比，本发明中采用两个对称的有源电感代替了传统的无源电感。从而使得改进后的电路结构更简单、工艺适应能力更强、能够产生完全对称信号，且大幅减小电路设计难度、降低了电路功耗、减小芯片面积，从而提高电路整体性能。
文档编号H03H11/00GK101588163SQ200910043748
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者唐李红, 张民选, 徐炜遐, 李俊丰, 李少青, 石大勇, 肖海鹏, 蒋仁杰, 赵振宇, 阳 郭, 陈吉华, 陈怒兴, 卓 马 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学