基于SiGe工艺的射频ESD电路研究与设计

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射频集成电路中的ESD设计已经成为影响射频集成电路可靠性和射频性能的严重问题。为了达到更大的ESD鲁棒性,需要更大面积的ESD器件,而在射频电路中,ESD器件面积越大对应容抗越大,引入的阻抗对内部电路的射频性能造成的影响越严重,本文从ESD电路角度出发,探索上述射频ESD矛盾的解决途径。本文首先简要描述了射频ESD的特点并给出了国际通用的几种ESD模型和测试组合,在此基础上,考虑射频参数,阐述了目前的射频ESD测试方法。然后分别阐述了目前的窄带和宽带的射频ESD研究方法和一些基本的网络并分析了其各自的优缺点。紧接着,本文阐述了射频ESD设计的重点和难点,在此基础上设计了引入电容不超过200fF的不等分布П型ESD保护电路。然后分别针对ESD对窄带和宽带的LNA的各项射频参数造成的影响做了理论分析,在引入相同的电容负载情况下,分别以10GHz的窄带LNA和8-12GHzLNA为例,对传统ESD和分布式ESD对LNA各射频参数的影响做了仿真对比,结果显示在以2KVESD鲁棒性的设计要求,本文设计的不等分布П型ESD能明显减轻ESD对射频参数的影响,而且越宽的频段,越高的应用频率,这种优势越明显。最后,本文设计了ESD电源箝位电路,从原理出发给出了设计过程并通过仿真验证了电路性能,并对箝位电路的关键指标——去闩锁时间做了优化,结果显示设计的箝位电路能满足ESD鲁棒性要求,优化前后的去闩锁时间有大幅度的降低。
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