[发明专利]片上变压器的衬底涡流的射频模型方法

权利要求书

1.一种片上变压器的衬底涡流的射频模型方法，片上变压器由第一差分电感和第二差分电感嵌套而成，所述第一差分电感和所述第二差分电感都形成于半导体衬底上、且所述第一差分电感和所述第二差分电感都和所述半导体衬底隔离有介质层；所述第一差分电感包括第一端口、第二端口和第一中心抽头，所述第一端口和所述第一中心抽头之间的金属螺旋线圈一和所述第二端口和所述第一中心抽头之间的金属螺旋线圈二为对称结构；所述第二差分电感包括第三端口、第四端口和第二中心抽头，所述第三端口和所述第二中心抽头之间的金属螺旋线圈三和所述第四端口和第二中心抽头之间的金属螺旋线圈四为对称结构；所述片上变压器的金属螺旋线圈会在所述半导体衬底上产生衬底涡流；其特征在于，通过如下射频模型方法来计算所述衬底涡流效应的影响：

所述金属螺旋线圈一、所述金属螺旋线圈二、所述金属螺旋线圈三和所述金属螺旋线圈四中任意一个金属螺旋线圈段和所述半导体衬底之间在射频条件下工作时都设置有对应的衬底涡流等效电路，任意一个所述金属螺旋线圈段所对应的衬底涡流等效电路包括：

由第一衬底电阻和第一衬底电感组成的第一级结构，所述第一级结构的第一端和所述金属螺旋线圈段的第一个端口之间连接有第一介质层电容、所述第一级结构的第二端和所述金属螺旋线圈段的第二个端口之间连接有第二介质层电容；所述第一级结构的第一端和地之间连接由第一衬底寄生电容和第一衬底寄生电阻的并联结构，所述第一级结构的第二端和地之间连接由第二衬底寄生电容和第二衬底寄生电阻的并联结构；

由第N衬底电阻和第N衬底电感组成的第N级结构，N大于等于2，所述第N级结构和所述第一级结构并联；

从第一级结构到第N级结构中，第N衬底电阻大于第N-1衬底电阻，第N衬底电感小于第N-1衬底电感。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一衬底电阻由公式：确定，所述第N衬底电阻由公式：确定，上述公式中，S为所述金属螺旋线圈段的面积，G_sub为所述半导体衬底的电导率，N为级数，N_A为总级数，M为0.5-2之间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一衬底电感小于所述金属螺旋线圈段的电感值的十分之一。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一介质层电容和所述第二介质层电容都为所述半导体衬底上方的所述金属螺旋线圈段与所述半导体衬底之间的电容。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一衬底寄生电阻和所述第二衬底寄生电阻都由公式：确定,G_sub为所述半导体衬底的电导率,S为所述金属螺旋线圈段的面积，k为0.5-2之间；

所述第一衬底寄生电容和所述第二衬底寄生电容由下式公式：k_c×d×C_sub×(1E-9)确定，d为所述金属螺旋线圈段的外径，C_sub为0.505，k_c为调整系数，k_c的范围为0.8-1.2之间。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：任意一个所述金属螺旋线圈段所对应的衬底涡流等效电路中，从第一级结构到第N级结构，第一衬底电感和所述金属螺旋线圈段的电感之间形成有第一互感，第N衬底电感和所述金属螺旋线圈段的电感之间形成有第N互感，第一互感和第N互感的值都分别为-1～0。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：任意一个所述金属螺旋线圈段所对应的衬底涡流等效电路中，从第一级结构到第N级结构，第N互感的绝对值小于第N--1互感的绝对值。

8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于：N为2。