[發明專利]一種用于片上變壓器的高頻等效電路結構

無效

• 申請號: 200910047730.6
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101840441A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 任俊彥;傅海鵬;鄭仁亮;李巍;李寧
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 包兆宜

技術領域

本發明屬集成電路技術領域，涉及一種用于片上變壓器的高頻變壓器的等效電路結構。

背景技術

由于片上變壓器在收發機等射頻集成電路中的廣泛應用，建立高精度，低復雜度的片上變壓器模型顯得越來越重要。現有技術公開了目前射頻單端和雙端電感的One-PI(∏形)模型已被普遍采用，但基于Two-PI的變壓器高頻等效模型，由于襯底的高損耗特性使得模型建立比較困難。尋找新的變壓器的高頻等效電路結構以引起有關研究者的關注。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種用于片上變壓器的高頻等效電路結構。根據本發明可以比較容易的建立電感模型。

本發明所述的電路結構包括：三電感以表示高頻電感的自感及互感感值，四電容以表示頂層金屬到襯底的氧化層電容，五并聯結構以模擬有損耗的襯底，三電阻以表示接觸孔的接觸電阻，四電容以表示是端口之間兩層金屬的電容耦合。

具體而言，為了解決上述技術問題，本發明提出了一種用于片上電感的高頻等效電路結構，包括：三電感(L1、L2、L3)，以表示高頻電感的自感及互感感值；五電容(Cox1、Cox2、Cox3、Cox4、Cox5)，以表示頂層金屬到襯底的氧化層電容；五并聯結構，以模擬有損耗的襯底；三電阻(R11、R22、R33)以表示接觸孔的接觸電阻；四電容(Cs1、Cs2、Cs3、Cs4)以表示是端口之間兩層金屬的電容耦合。其中電感(L1)與所述電阻(R11)順序串聯后與所述電容(Cs1、Cs2、Cs3、Cs4)耦接；所述電感(L2)與所述電阻(R22)、電感(L3)、電阻(R33)順序串聯后與所述電容(Cs1、Cs2、Cs3、Cs4)耦接；電容(Cox1)與所述二并聯結構、電容(Cox2)順序串聯后與所述電容(Cs1、Cs2、Cs3、Cs4)耦接；電容(Cox3)與所述二并聯結構、電容(Cox4)順序串聯后與所述電容(Cs1、Cs2、Cs3、Cs4)耦接；電容(Cox5)與所述一并聯結構順序串聯后與所述電感(L2、L3)耦接。

上述并聯結構由電容(Csi1、Csi2、Csi3、Csi4、Csi5)和電阻(Rsi1、Rsi2、Rsi3、Rsi4、Rsi5)分別并聯組成。

本發明根據工藝參數和版圖參數計算等效電感物理模型的元件參數值的方法以及元件值得計算方法使得變壓器模型做到可擴展性并且能滿足類Spice仿真器的時域仿真要求，十分適合電路設計的使用，可較易的建立片上變壓器的模型，具有重要實用價值。

為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實施例對本發明的進行詳細地描述。需要特別指出的是，具體實例和附圖僅是為了說明，顯然本領域的普通技術人員可以根據本文說明，在本發明的范圍內對本發明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入本發明的范圍內。

附圖說明

圖1是本發明一個具體實施例中片上變壓器的等效電路模型，

其中，L1、L2、L3為三電感；

Cox1、Cox2、Cox3、Cox4、Cox為五電容；

R11、R22、R33為三電阻；

Cs1、Cs2、Cs3、Cs4為四電容。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

首先本發明采用了如下原理：，本發明提出了Two-PI等效電路各元件參數的計算方法，通過計算得出的元件參數具有較強的物理意義以及能使模型有較好的可擴展性。

如圖1所示，在如圖1所示變壓器的等效電路結構中，L表示表示高頻電感的自感及互感感值，Cox表示頂層金屬到襯底的氧化層電容，R11、R22、R33表示接觸孔的接觸電阻，Cs表示是端口之間兩層金屬的電容耦合，Rsi與Csi并聯模擬有損耗的襯底。

另外，通過測量各種圈數，外徑，線寬，間距的變壓器S和Y參數，模型和實際測試值即使在17GHz頻率下也能較好符合品質因數，插入損耗，輸入阻抗，輸出阻抗，自感和互感等參數，模型計算值與實際仿真較符合。

本發明提出的片上變壓器的僅由RLC元件構成的等效電路模型，并且給出了相應元件參數的計算方法，適用于時域和頻域仿真，完全滿足類SPICE仿真要求。