2152 半导体学报 第27卷 率相关的并联电阻Rp12和电容Cp1(2 效感抗，因此端口1的单端等效电阻值(Re.)、等 效电感值(Le.r)和品质因数Qe.a值分别为 Port 1 + 1 Rse.ctt =Re (10) LYu-YR2 1 (11) 2πf 1 Im Y1-Y2 (12) 图5去耦等效的中心抽头差分电感集总电路模型 1 Fig.5 Decoupled equivalent lumped circuit model of ReYu -Yn] center-tapped differential inductors (9)~(12)式描述了中心抽头差分电感单端阻抗和 等效RLQ的参数提取，其中Y参数由中心抽头接 端口1和端口2的电压相位差180°，且差分电 地的两端口S参数变换得到： 感左右完全对称，有L1=L2=L,R1=R2=R,因 为验证单端阻抗和RLQ参数提取公式的准确 此O点是差分交流接地.因为共模支路（互感-M、 性，可以通过理想变压器的Y参数进行验证.图2 电感L和电阻R:)的另一端接地，因此对于全差分 (b)中，参数Y1和Y21(u2为零)分别为 信号，共模支路被交流旁路.图6为去耦等效的差分 激励交流等效模型，端口1和端口2的单端等效电感 y=4= L jo (L2-M2) (13) 值为L12,+M,这一点与第二部分的结论相吻合. Y=是=”西 M (14) Port I L+M Port 2 将(13)和(14)式代入(11)式，得到单端等效电感值 Lett L M (15) 理想变压器能通过Y参数得到单端等效电感值为 L+M的结论，验证了中心抽头等效模型的准确性. 因此，为了得到中心抽头差分电感的耦合特性，没有 图6差分激励的交流等效模型 Fig.6 AC equivalent model of differentially driven 必要在端口1和端口2加入差分信号激励，可以直 接采用中心抽头接地的两端口S参数对中心抽头 根据中心抽头差分电感差分激励的交流等效模 等效模型进行参数提取.中心抽头等效模型相对于 型，我们提出中心抽头等效模型，如图7所示.由于 两端口π模型多了一个中心抽头，因此它能更有效 差分激励特性，原有的一Y12被分解成两个相等的 地表征中心抽头差分电感的物理特征. -2Y12串联，其交点O交流接地，其余参数保持不 3.3差分阻抗提取 变.我们提出的中心抽头等效模型能够对中心抽头 差分电感的单端和差分阻抗进行分析： 在图7中，端口1和端口2为差分激励，O点是 交流地，因此这三个地都可当作“虚拟地”.差分阻抗 Port I Port 2 为 Yu Y22+2Y1z (16) Yu Ya-Yia 图7中心抽头等效模型 其中实部R代表差分等效电阻；虚部Xr代表 Fig.7 Center-tapped equivalent model 差分等效感抗.(16)式与文献[6]对无中心抽头的差 分电感分析的结论一致，所以中心抽头差分电感和 3.2单端阻抗提取 无中心抽头的差分电感的差分等效参数RLQ是相 由图7可以很容易地得到差分激励时端口1的 同的 单端阻抗为 4 测试验证 R.+iXx=Yi-Yu 1 (9) 为了验证中心抽头差分电感的单端和差分阻 其中实部R为单端等效电阻；虚部Xe为单端等 抗，在0.35um1P4M射频工艺上设计一个中心抽半 导 体 学 报 第!"卷 率相关的并联电阻 JX#"!$和电容 CX#"!$9 图@ 去耦等效的中心抽头差分电感集总电路模型 2DH9@ 4:;7FX8:L:IFDVC8:GO8FBX:L;DK;FDOB7L:87T ;:GO:KNOCXX:LLDTT:K:GODC8DGLF;O7KM 端口#和端口!的电压相位差#>$[!且差分电 感左右完全对称!有 3# (3! (3!J# (J! (J!因 此 - 点是差分交流接地9因为共模支路"互感^G& 电感 3;O和电阻 J;O$的另一端接地!因此对于全差分 信号!共模支路被交流旁路9图%为去耦等效的差分 激励交流等效模型!端口#和端口!的单端等效电感 值为 3#"!$hG!这一点与第二部分的结论相吻合9 图% 差分激励的交流等效模型 2DH9% 0&:IFDVC8:GOB7L:87TLDTT:K:GODC88cLKDV:G 根据中心抽头差分电感差分激励的交流等效模 型!我们提出中心抽头等效模型!如图"所示9由于 差分激励特性!原有的^[#!被分解成两个相等的 ^![#!串联!其交点 - 交流接地!其余参数保持不 变9我们提出的中心抽头等效模型能够对中心抽头 差分电感的单端和差分阻抗进行分析9 图" 中心抽头等效模型 2DH9" &:GO:KNOCXX:L:IFDVC8:GOB7L:8 *)( 单端阻抗提取 由图"可以很容易地得到差分激励时端口#的 单端阻抗为 JM: %ZZM: ( ! [!! '[!" "&$ 其中 实部 JM:为单端等效电阻%虚部 ZM:为单端等 效感抗!因此端口#的单端等效电阻值"JM:!:TT$&等 效电感值"3M:!:TT$和品质因数 .M:!:TT值分别为 JM:!:TT ( /: ! '[!! '[!" ( "!#$ 3M:!:TT ( (B ! '[!! '[!" ( "'6 "!!$ .M:!:TT ( (B ! '[!! '[!" ( /: ! '[!! '[!" ( "!"$ "?$%"#!$式描述了中心抽头差分电感单端阻抗和 等效 /1d 的参数提取!其中 [ 参数由中心抽头接 地的两端口/ 参数变换得到9 为验证单端阻抗和 /1d 参数提取公式的准确 性!可以通过理想变压器的 [ 参数进行验证9图! "W$中!参数 [##和 [!#"A! 为零$分别为 [!! ( ?! A! ( 3 Z/"3" ' G"$ "!($ ["! ( ?" A! ( G Z/"3" ' G"$ "!'$ 将"#=$和"#S$式代入"##$式!得到单端等效电感值 3:TT ( 3 % G "!%$ 理想变压器能通过 [ 参数得到单端等效电感值为 3%G 的结论!验证了中心抽头等效模型的准确性9 因此!为了得到中心抽头差分电感的耦合特性!没有 必要在端口#和端口!加入差分信号激励!可以直 接采用中心抽头接地的两端口 / 参数对中心抽头 等效模型进行参数提取9中心抽头等效模型相对于 两端口'模型多了一个中心抽头!因此它能更有效 地表征中心抽头差分电感的物理特征9 *9* 差分阻抗提取 在图"中!端口#和端口!为差分激励!- 点是 交流地!因此这三个地都可当作3虚拟地49差分阻抗 为 JLDTT%ZZLDTT ( ' ! " [!"$ ! [!! %[!" % ! " ["" %[!"$ ( [!! %["" %"[!" [!!["" '[" !" "!*$ 其中 实部 JLDTT代表差分等效电阻%虚部 ZLDTT代表 差分等效感抗9"#%$式与文献'%(对无中心抽头的差 分电感分析的结论一致!所以中心抽头差分电感和 无中心抽头的差分电感的差分等效参数 /1d 是相 同的9 + 测试验证 为了验证中心抽头差分电感的单端和差分阻 抗!在$Q=@#B#US3 射频工艺上设计一个中心抽 "!%