[實(shí)用新型]一種全差分片上電感

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520142369.6
• 申請(qǐng)日: 2015-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN204407322U
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任志雄;張科峰;胡昂;劉覽琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢芯泰科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/522
• 分類號(hào): H01L23/522
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于集成電路領(lǐng)域，更具體地，涉及一種片上電感結(jié)構(gòu)，特別是一種全差分片上電感。

背景技術(shù)

片上電感廣泛應(yīng)用于射頻集成電路(RFIC)的設(shè)計(jì)，隨著通信協(xié)議的不斷擴(kuò)展，對(duì)無(wú)線收發(fā)器芯片的設(shè)計(jì)要求越來越高，同時(shí)要求單片收發(fā)器同時(shí)兼容多種協(xié)議，如目前對(duì)手機(jī)通信芯片要求同時(shí)兼容2G/3G/4G頻段、無(wú)線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等頻段，那么射頻前端的電路必須要能在不同的頻點(diǎn)均能正常工作。為了實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)正常工作，同時(shí)電路的性能保持不變，可變電感作為一種可行的解決方案廣泛應(yīng)用于寬帶功率放大器(PA)、寬帶低噪聲放大器(LNA)和寬帶電壓控制振蕩器(VCO)等RFIC之中。單端可變電感一般應(yīng)用于寬帶PA、寬帶LNA的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)電路S參數(shù)；差分可變電感一般應(yīng)用于寬帶VCO，用來增加VCO的頻率調(diào)諧范圍。

目前差分電感的主流結(jié)構(gòu)，當(dāng)電感線圈數(shù)為1時(shí)是對(duì)稱結(jié)構(gòu)；而隨著電感圈數(shù)的增加，則需要跳線連接內(nèi)外線圈以避免短路；跳線導(dǎo)致差分電感在跳線節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)不對(duì)稱；不對(duì)稱結(jié)構(gòu)直接影響差分電感的性能，進(jìn)一步影響其所應(yīng)用的電路，如VCO的相位噪聲，在0GHz-5GHz范圍，幅度誤差均值在0.02％，最高達(dá)到0.1075％；相位誤差均值在8％，最高達(dá)到36.4035％。

另外，在集成電路設(shè)計(jì)中，差分電感的線圈一般采用制作工藝的頂層金屬實(shí)現(xiàn)，跳線采用制作工藝的次頂層金屬實(shí)現(xiàn)，由于這兩層金屬的厚度一般不相等，而且相對(duì)于襯底的距離也不相等，所以會(huì)帶來不相等的寄生電容和寄生電阻，直接影響差分電感的對(duì)稱性。

為了保證可變電感的對(duì)稱性，開關(guān)一般加在差分電感的共模點(diǎn)，由于跳線節(jié)點(diǎn)的存在，傳統(tǒng)的差分電感并不存在共模點(diǎn)，而且其版圖結(jié)構(gòu)也限制了開關(guān)的版圖設(shè)計(jì)，因此傳統(tǒng)的差分電感無(wú)法實(shí)現(xiàn)電感值可變。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種全差分片上可變電感，通過將跳線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為左右對(duì)稱，大大降低了差分電感兩端口的阻抗誤差。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種全差分片上電感單元，包括由金屬線圈、第一跳線和第二跳線構(gòu)成的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)；

其中，金屬線圈包括不封口的第一類D型金屬線圈、第二類D型金屬線圈和一根線圈連接線；第一類D型金屬線圈與第二類D型金屬線圈結(jié)構(gòu)相同，均包括弧形部和直線部，直線部的一端與弧形部的一端相連，直線部的另一端與弧形部的另一端均為斷點(diǎn)；兩個(gè)類D型金屬線圈對(duì)稱設(shè)置，直線部靠近且互相平行；

第一類D型金屬線圈的首端與第二類D型金屬線圈的首端通過線圈連接線連接；第一類D型金屬線圈的尾端與第一跳線的首端連接；第二類D型金屬線圈的尾端與第二跳線的首端連接；第一跳線的尾端與第二跳線的尾端均懸空；其中，類D型金屬線圈的首端是指弧形部的斷點(diǎn)，尾端是指直線部的斷點(diǎn)；線圈連接線的材料和線寬與所述第一和第二類D型金屬線圈的材料和線寬保持一致；跳線尾端用作基本結(jié)構(gòu)的輸入端，用于基本結(jié)構(gòu)與其他模塊之間的連接。

按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感，包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線和第二輸入端連線；

第一基本結(jié)構(gòu)與第二基本結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)的第一跳線尾端在水平方向連接；第一基本結(jié)構(gòu)中的第二跳線尾端與第一輸入端連線的首端連接且互相垂直，第二基本結(jié)構(gòu)中的第二跳線尾端與第二輸入端連線的首端連接且互相垂直；第一輸入端連線與第二輸入端連線的尾端均懸空，用作所述電感的兩個(gè)輸入端口。

按照本發(fā)明的又一方面，還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感，包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第三基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線、第二輸入端連線、第三輸入端連線和第四輸入端連線；

其中，三個(gè)基本結(jié)構(gòu)呈正三角形分布；第一基本結(jié)構(gòu)中，第一跳線尾端與第一輸入端連線首端連接且互相垂直，第二跳線尾端與第二輸入端連線首端連接且互相垂直；第二基本結(jié)構(gòu)中，第一跳線尾端首端與第二輸入端連線尾端在豎直方向連接，第二跳線尾端與第三輸入端連線的首端在豎直方向連接；第三基本結(jié)構(gòu)中，第一跳線尾端與第三輸入端連線尾端連接且互相垂直，第二跳線尾端與第四輸入端連線首端連接且互相垂直；所述第一輸入端連線的尾端與第四輸入端連線的尾端均懸空，用作所述電感的兩個(gè)輸入端口。

按照本發(fā)明的又一方面，還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感，包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第三基本結(jié)構(gòu)、第四基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線、第二輸入端連線和第三輸入端連線；