一种便捷的用于片上电源网的高阻射频隔离器
2020年电子技术应用第7期
张志文，王策兴，粟 涛
中山大学 电子与信息工程学院，广东 广州510006
摘要： 集成电路和系统级封装中的隔离器位于电源网与有源器件之间，保证有源电路的直流偏置和射频隔离，且其拓扑形状与电源网结构适配为宜。针对传统的隔离器形状复杂、设计繁琐、难以嵌入电源网的问题，提出一种楔形隔离器。其拓扑结构形似集成电路条状电源网络，由外臂、底轨和内轨组成，根据阻带频率决定内轨的位置。当外臂张角一定时，无论内轨位置如何，都能使隔离器在阻带内表现出很高的输入阻抗。使用三维电磁场仿真对设计思想进行验证，并使用印刷电路工艺设计原型隔离器进行实测。仿真和测试结果证明了隔离器的有效性。它的结构简单，非常适合通过修改芯片电源网局部形状来实现。其设计过程便捷，即使数字工程师也能轻松操作。
中图分类号： TN713
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200030
中文引用格式： 张志文，王策兴，粟涛. 一种便捷的用于片上电源网的高阻射频隔离器[J].电子技术应用，2020，46(7)：10-14.
英文引用格式： Zhang Zhiwen，Wang Cexing，Su Tao. An agile high input impedance RF choke for on-chip power distribution network[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(7)：10-14.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200030
中文引用格式： 张志文，王策兴，粟涛. 一种便捷的用于片上电源网的高阻射频隔离器[J].电子技术应用，2020，46(7)：10-14.
英文引用格式： Zhang Zhiwen，Wang Cexing，Su Tao. An agile high input impedance RF choke for on-chip power distribution network[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(7)：10-14.
An agile high input impedance RF choke for on-chip power distribution network
Zhang Zhiwen，Wang Cexing，Su Tao
School of Electronics and Information Technology，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510006，China
Abstract： Chokes in integrated circuits and system in packages are used between power grids and active devices. It can maintain DC biasing and RF isolation of active circuit, and its topological structure should match power network structure. In this paper, a wedge-shaped choke is proposed to solve the problem of complicated shape, complicated design procedure and difficulty in embedding power network of conventional RF choke. Its topological structure is similar to strip power grid. The choke consists of an outer arm and an internal rail whose location can be determined by stop-band frequency. The choke exhibits high input impedance in the stop-band once the flare angle of outer arms is at an appropriate value. The design idea is validated by HFSS electromagnetic field simulation. The prototype of the choke is fabricated using printed circuit technology. Both simulation and measurement prove the effectiveness of the choke. Its structure and design process are simple, and it can be easily embedded in IC chip. Even digital engineers can easily implement it.
Key words : band-stop filter；high impedance；integrated circuits；agile design
0 引言
许多有源毫米波电路都需要对输入端和输出端进行直流偏置，且偏置电源与端口之间必须进行交流隔离，因此需要一种具有极低直流阻抗的射频隔离器。同时，要避免隔离器的负载效应对射频信号传输产生影响，故要求隔离器具备高输入阻抗[1]。
国内外对隔离器进行了诸多研究，但大都集中在光的单向传输隔离[2]、微波频率的正向导通[3-4]等领域，关于通直隔交型的隔离器也仅局限于集总元件的搭建，不适合嵌入集成电路电源网络[5]。已经大量研究报导的滤波器[6-12]具有通直隔交的极佳特性，但其阻带内端口输入阻抗的问题没有得到充分考虑。此外，这些滤波器的结构复杂，与芯片电源网条状结构相去甚远，故不适合嵌入芯片电源网；且其设计过程精巧，数字背景的芯片设计师不易掌握。针对上述问题，本文提出了一种楔形隔离器，其三角形拓扑结构形似条状电源网结构，方便集成于片上电源网，其设计方便，具有低直流阻抗、高交流输入阻抗。
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作者信息:
张志文，王策兴，粟 涛
(中山大学 电子与信息工程学院，广东 广州510006)
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