14、使用MATLAB进行平面电感器的分析、模型参数提取与优化

使用MATLAB进行平面电感器的分析、模型参数提取与优化

1. 引言

随着微电子集成电路和技术的不断发展，对建模和仿真工具的有效性和灵活性提出了更高要求。平面电感器的建模是微电子设计中的关键问题，需要精确实现相应模型以进行仿真和优化。通用矩阵软件MATLAB及其合适的模型实现，在射频设计师的日常工作中具有重要意义。

片上平面电感器是当代CMOS微电子学的重要组成部分，在CMOS SoC RF中，平面电感器广泛应用于VCO、混频器、射频放大器和阻抗匹配电路等设计中。近年来，许多关于片上螺旋电感器分析、模型参数提取和优化的论文相继发表。

MATLAB环境可成功用于电路分析，其方程的符号表示对于微电子多参数模型的描述和仿真具有重要意义。遗传算法（GA）优化工具已在MATLAB等通用系统分析软件中实现，为解决各种设计优化问题提供了新途径。GA是一种基于自然生物进化机制的随机全局搜索方法，它在一组解上操作，解的适应性由特定问题的目标函数决定。在微电子技术和设计中，问题常表现为多变量的数学函数，变量优化有时较为复杂，而GA的优势在于无需导数信息或其他知识，仅目标函数和相应适应度水平影响搜索方向，因此在微电子参数优化，特别是已知技术参数时的微电子元件几何优化中非常有用。

此外，还有一些关于电感器设计和优化的方法。例如，有人提出了基于几何规划的CMOS电感器最优设计和综合方法，将设计问题转化为优化问题，定义电感器物理尺寸为设计参数，并引入多种规格和几何约束。宽频带螺旋电感器模型具有简单且精度高的优点，与一些依赖几何参数的模型相比，其参数与频率无关，且能预测高频下串联电阻的下降特性。该模型被广泛接受，相关提取程序也已发表，但应用这些程序耗时，因此需要使用MATLAB等工业标准环