[发明专利]基于集成电路的变压器

说明书

技术领域

本发明涉及变压器，具体地涉及基于集成电路的变压器。 

背景技术

由于其转换阻抗级别和提供电流隔离的能力，在某些情况下，使用变压器是实现某些期望电路功能的唯一可行选择。当变压器处理较高频率的信号时，变压器的尺寸可以缩小，并最终它们可以变得小到足以集成在芯片上。 

发明内容

根据本发明的第一方面提供了一种基于集成电路的变压器，包括： 

初级绕组，位于绕组层中，所述初级绕组具有在所述变压器的第一侧的两个初级端子； 

次级绕组，位于绕组层中，所述次级绕组具有在所述变压器的第二侧的两个次级端子，所述第一侧和所述第二侧位于变压器的不同侧；以及 

基准条，位于基准条层中，所述基准条具有在所述变压器的所述第一侧的初级基准条端子以及在所述变压器的所述第二侧的次级基准条端子，其中所述基准条可以配置为提供所述第一基准条端子与所述第二基准条端子之间的直接电连接。 

这种基于集成电路的变压器提供了芯片上宝贵的空间节约，因为不需要到初级绕组和次级绕组外界(即位于初级绕组和次级绕组外部周围)的地的(基准)线路。该基准条可以与初级绕组和次级绕组位于相同区域，但是在与初级绕组和次级绕组不同的层中，从而节约了芯片上的空间。此外，基准条可以为初级绕组和次级绕组提供到地的 公共连接。 

变压器可以配置为使得基准条为与初级绕组和次级绕组中的每一个相关联的相应电路提供到地的公共基准。这是有利的，因为相应电路不需要单独的连接。 

基准条可以定位为与初级绕组和次级绕组交叠。基准条的足迹(footprint)可以与初级绕组和次级绕组的足迹交叠。 

所述第一侧和所述第二侧可以在变压器的相对侧上。 

基于集成电路的变压器可以包括基板。基准条层可以位于绕组层与基板之间。这在IC工艺中的上部金属层具有最大厚度因而具有最低电阻率的示例中是有利的。因此，它们是最适合变压器绕组的层，所述变压器绕组通常将承载最大电流。基准条层有可能承载较小电流，因此可以依赖于应用而适合于较薄的下部金属层。 

初级绕组和次级绕组可以是同心(concentric)的。 

变压器可以关于沿基准条的纵轴定向的轴而镜像对称。这可以允许变压器行为被建模/描述为差分行为和共模行为的叠加而无需考虑从差分信号到共模信号的转换(可能反之亦然)。该镜像对称实质上允许比非镜像对称变压器更加简单的变压器行为建模。 

基准条可以位于中间，它可以定位为具有沿着变压器的镜像对称线的纵轴。这可以允许变压器是镜像对称的。如果基准条/线要定位于变压器周沿的外部(例如环绕初级绕组和次级绕组)，则可能不存在相同的镜像对称，并且变压器可能更难以建模并且可能提供比镜像对称变压器更不精确的建模结果。 

初级绕组可以与次级绕组在相同的绕组层中。初级绕组和次级绕组可以各自具有不同的绕组半径。 

初级绕组可以在初级绕组层中，次级绕组可以在与初级绕组层分离的次级绕组层中。初级绕组和次级绕组可以各自具有相同的绕组半径。 

基于集成电路的变压器还可以包括位于接地屏蔽层中的接地屏蔽。接地屏蔽可以包括一系列导电材料条带。所述条带可以是平行的。所述条带可以定向为与基准条的纵轴横向相交/垂直。在变压器运行 时，接地屏蔽可以减小初级绕组和次级绕组与基板之间的电容性耦合效应，从而改善变压器运行。 

接地屏蔽可以连接到基准条。该连接可以是接地屏蔽层与基准条层之间的例如过孔的垂直连接。在其他示例中，接地屏蔽层和基准条层可以是同一层，因此提高接地屏蔽与基准条之间的之间连接。 

初级绕组的第一端子可以连接到地。次级绕组的第一端子可以连接到不同电压。初级绕组的第二端子可以连接到信号电压。信号电压一般是指在变压器的初级绕组中感生信号频带中的交流(AC)形式的期望射频(RF)信息携带信号所需的电压。次级绕组的第一端子可以连接到另一电压，例如电源电压。电源电压一般是指驱动通过变压器绕组对附接电路馈电的直流(DC)电源所需的电压。于是次级绕组的第二端子可以向附接电路提供AC信号与DC电源电压之和。 

接地屏蔽的交替(alternate)条带可以连接到初级绕组，接地屏蔽的相对交替条带可以连接到次级绕组。这可以提供如下优点，即通过变压器绕组与接地屏蔽条带之间较简单的连接系统，变压器可以容易地用作具有集成去耦电容器的隔离变压器。