برای قسمت PMOS با و Vth=?.?? v و ، R_chحدودا برابر Ω?????خواهد بود.بنابراین می‏توان در رابطه )۳-۵ (ازR_poly صرف نظر کرد. با توجه به ,L=?.??µm w=?µmوN=??، R_sبرابر ?.?Ωبه دست می‏آیدکه در حالت سری دو مقاومت،?.?Ωخواهد شد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

همچنین در طرف NMOS،‏با توجه به، R_ch حدودا برابر ?.??kΩ خواهد بود. با توجه به N=?? , L=?.??µm , w=?µm، R_s برابر ?.??Ω به دست می‏آیدکه در حالت معادل سری دو مقاومت،?.??Ωخواهد شد.
در این حالت برای دو شاخه موازی، مقاومت معادل برابر R=1.??Ω خواهد بود.
در حالت کلی، ضریب کیفیت یک شاخه RC سری برابر است با :
(۹-۳)
با توجه به اندازه ی درمحدوده ی بین مقادیر وو فرکانس نوسان به دست آمده در محدوده ی ‏،‏Qحدودا بین مقادیر ??.و?? خواهد بود که نشان دهنده‏ی بالا بودن ضریب کیفیت varactorها می‏باشد.
فصل ۴ طراحی سلف
عموما سلف ها به دو دسته ی فعال و غیر‏فعال (اسپایرل و بوندوایر) تقسیم می شوند.
۴-۱- سلف های فعال
شکل ۴-۱، یک سلف فعال را بر مبنای ژیراتورها نشان می دهد. مقدار اندوکتانس با بهره گرفتن از خاصیت خازنی ژیراتورها، مطابق رابطه زیر حاصل می شود:
(۱-۴)

شکل ۴-۱ سلف فعال بر اساس ژیراتور
عیب اصلی ژیراتورها، افزایش نویز می‏باشد. برای بررسی این موضوع، شکل ۴-۲ در نظر گرفته می‏شود که معادل نویزی مقاومت بارا نشان می‏دهد. مقادیر اندوکتانس و ضریب کیفیت آن برابر خواهند بود با :
(۲-۴)
(۳-۴)

شکل ۴-۲ ژیراتور با معادل نویزی مقاومت
همچنین مقدارموثرچگالی نویز حرارتی مقاومت R برابر خواهد بود با:
(۴-۴)
رابطه فوق نشان می دهد که نویز حرارتی به اندازه‏ی تقویت شده است. این جریان نویزی، در دو سر خازن، اختلاف ولتاژی ایجاد می‏کند که توسط ترانزیستورتقویت می‏شود. این نویز به علت بالا بودن مقدار ضریب کیفیت، اثر مخربی خواهد داشت. همچنین، نویز خود ترانزیستور هم سبب افزایش نویز سلف می‏شود. بنابراین این سلف ها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
۴-۲- سلف های اسپایرل
این نوع سلف ها به صورت مسطح ایجاد می‏شوند. سلف های اسپایرل با بستر سیلیکونی، دارای تلفات فلز زیاد و المان های پارازیتی بستر هستند که معمولا مورد اول را با مقاومت سری و دوم را با یک خازن و مقاومت موازی مدل می کنند. این سلف ها ار اتصال سری چند قطعه فلز تشکیل می شوند. هر قطعه تحت تاثیر ولتاژ متغیر با زمان قرار دارد و بنابراین جریان متفیر با زمانی در آن جاری شده و نیروی محرکه القایی (emf) به وجود می‏آید که نسبت به جریان ?? درجه پیش فاز است. با توجه به قانون القای فاراده، جریانی در بستر القا می شود که یکی از منابع تلفات خواهد بود. ضریب کیفیت این نوع سلف ها به دلیل تلفات بستر، پایین بودن هدایت فلز (آلومینیوم) و اثرات فرکانس بالا، پایین و در حدود کمتر از ?? می‏باشد.
ابتدا به بررسی اثر پوستی در هادی ها می‏پردازیم. در داخل یک هادی خوب، موج خیلی سریع تضعیف می شود وجریان جابجایی در آن ناچیز بوده و در برابر جریان هدایتی صرفنظر می‏شود[۲۰] .
مسافتی که برای یک موج لازم است تا در داخل هادی مقدار آن به مقدار موج در سطح آن برسد.??) ?مقدار اولیه)، عمق نفوذ گویند و با δ نشان داده می‏شود:
(۵-۴)
که هدایت ویژه بر حسب زیمنس، µ پرمابیلیته ی هوای آزاد و برابر با ، α ضریب تضعیف و فرکانس اولیه، می‏باشند.
درحالت کلی، میدان های مغناطیسی پس از نفود در هادی به طور نمایی کاهش می یابند. این کاهش به صورت ‏ می باشد که z فاصله ی عمودی از سطح به طرف مرکز هادی و δ عمق نفوذ است .
در حالت کلی، در سلف های اسپایرل، ضخامتهادی از رابطه زیر به دست می آید:
(۶-۴)
ودر نتیجه سطح مقطع موثر هادی با عرض متال اسپایرل w از رابطه زیر به دست می آید:
(۷-۴)
و بنابراین مقاومت هادی با در نظر گرفتن ρ به عنوان مقاومت ویژه‏ی فلز وL به عنوان کل طول اسپایرل برابر است با :
(۸-۴)
سلف های اسپایرل را می‏توان به صورت [۲۳],[۲۲],[۲۱]، مطابق شکل ۴-۳ مدل کرد که در آن R_s مقاومت متال (تشکیل شده از هر دو بخش ac و dc) بوده و ، ، و خازن ها ومقاومت های بستر را مدل می‏کنند.

شکل ۴-۳ مدل اسپایرل
درانتها، با توجه به اینکه مقدار سلف مورد نیاز در مدار پیشنهادی، مقدار کمی می‏باشد ونیز برای به دست آوردن ضریب کیفیت بالای سلف، بنا به پیشنهاد جناب آقای دکتر حدیدی، به جای سلف های اسپایرل، از سلف های بوندوایر استفاده خواهیم کرد.
۴-۳- سلف های بوندوایر
بوندوایرها جهت اتصالات بین چیپ و بسته بندی IC ها به کار می روند ومعمولا از جنس طلا بوده و قطر حدودا µm?? داشته و مقدار نوعی طول آن ها بین mm? وmm? می‏باشد. مقدار خودالقای یک هادی با سطح مقطع دایروی برابر است با:
(۹-۴)
که Ls مقدار خودالقا بر حسب nH، طول وایر بر حسب mm و r شعاع وایر برحسب mm هستند. با توجه به رابطه فوق، مقدار نوعی خودالقای بوندوایر در حدود یک نانوهانری بر میلی متر به دست می‏آید [۲۴]و[۲۵].
مقاومت dc بوندوایر برابر است با :
(۱۰-۴)
که ρ مقاومت ویژه ی طلا می‏باشد. برای بوندوایر با قطر µm??، مقدار Rw برابر ?.??اهم بر میلی متر خواهد بود که قابل صرفنظر است. ولی در فرکانس‏های بالا، اثرات پوستی سبب تضعیف میدان مغناطیسی در داخل وایر شده و مقاومت آن را افزایش می دهند، ولی مقدار خودالقا تغییر چندانی نخواهد کرد. این مقاومت برابر است با :
(۱۱-۴)
با توجه به رابطه (۴-۵) ، در فرکانس ? گیگاهرتز و با مقدارµ ومقدار هدایت ویژه ی طلا که برابر می باشد، مقدار عمق نفود برابر خواهد بود با:
برای محاسبه ی مقدار Rs، باید ابتدا مقدار طول بوندوایر را تعیین کنیم. در فصل ۵ جهت جبران خطای فاز ناشی از تغییرات مقادیر شبکه ی LC ، ساختار فیدبکی ارائه خواهد شد. در این ساختار،سیگنال فیدبک از طریق ولتاژ tune به یک ساختار جدید varactor دومی اعمال خواهد شد. این ساختار varactor دوم با ساختار varactorتفاضلی بحث شده در قسمت “۳-۴”که به منظور tune کردن فرکانس سیگنال های خروجی ارائه شده بود، یکسان بوده و موازی با آن در مدار قرار خواهد گرفت. بنابراین خازن معادل شبکه ی LC افزایش یافته و برای نگهداشتن فرکانس سیگنال های خروجی در حدود GHz? ، مقدارسلف مورد بحث در قسمت “۳-۴” را تا حدود nH? کاهش می دهیم. بنابراین با توجه به خاصیت مقدار خود القاء‏،‏طول باند وایر را ?mm در نظر خواهیم گرفت.
در نتیجه، با توجه به رابطه (۱۱-۴) و با توجه به اینکهl=2mm ،r=??.?µm ، و مقدار مقاومت ویژه طلا برابر با می‏باشند، مقدار R_sبرابر Ω.????خواهد بود.