[发明专利]片上变压器

说明书

本发明涉及一种片上变压器，包括具有两个初级连接端的初级线圈、具有两个次级连接端的次级线圈，片上变压器包括由上至下依次设置的第一层、第二层、第三层和第四层；初级线圈设置于第二层中，次级线圈设置于第三层中，初级线圈的厚度大于次级线圈的厚度；初级线圈具有设置于第一层中的双抽头，次级线圈具有设置于第四层中的单抽头；初级线圈中，两个初级连接端所产生电感值和电阻值均在允许的参数偏差范围内达到平衡；次级线圈中，两个次级连接端所产生的电感值和电阻值均在允许的参数偏差范围内达到平衡。本发明具有较高的电感值，其配备双抽头从而能够为多种电路供电，且初级线圈和次级线圈各自相对自身电源抽头平衡，提高了器件性能。

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术领域，更具体地，涉及一种用于射频集成电路的片上变压器的版图结构。

背景技术

片上电感和片上变压器都是射频电路中非常重要的无源器件，一般电感的结构比较简单，各种工艺也都会提供一些典型的结构给电路设计者直接调入使用，但是片上变压器往往需要电路工程师自己设计，自己建模。

片上变压器主要的性能指标中比较重要有：初级线圈和次级线圈各自的电感值、初级线圈和次级线圈各自的品质因素、变压器所占的版图面积以及容易忽略的变压器初级线圈和次级线圈各自相对于自身的电源抽头的平衡性。不可能在同一个变压器中同时实现所有指标的最优化，因此需要电路工程师在建模过程中根据具体应用进行折衷考虑。

片上变压器是射频集成电路中多个模块不可或缺的组成部分，例如功率放大器（Power Amplifier，PA）、功放驱动放大器（Power Amplifier Driver，PAD）、低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）等，在这些电路中，变压器一般用作电流负载、阻抗变换、直流耦合、相位分离等。像上变频器（UP Converter，UPC）等电路，负载本来只需要普通的差分电感来完成，如果也使用变压器来实现，初级线圈可以代替原有电路的电感，次级线圈的信号端就可以直接和后级电路的输入相连，并且可以从次级线圈的抽头加电位为电路提供偏置电压。因此，变压器的应用已经越来越广泛。

现有技术中，片上变压器大都采用同层金属之间交叉耦合的方式来实现，如附图1和附图2所示，即初级线圈和次级线圈均交叉间隔设置在同一层中。这种结构的片上变压器最明显的弊端就是电感值较小。同时这种结构往往只有一个电源抽头，这个抽头一般只能给一般的放大电路的主电路供电，电路中的偏置电路、数字电路等就还需要别的电源。此外，初级线圈和次级线圈各自相对自身电源抽头的平衡性往往不被重视，这两端的不平衡会影响差分电路的共模信号的抑制效果以及整个电路的对称性，因此，片上变压器的平衡性也必须要重点考虑。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有片上变压器的不足，提供一种高电感值、双电源抽头、平衡的片上变压器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种片上变压器，包括由金属线绕成且具有两个初级连接端的初级线圈、由金属线绕成且具有两个次级连接端的次级线圈，所述片上变压器包括由上至下依次设置的第一层、第二层、第三层和第四层；

所述初级线圈设置于所述第二层中，所述次级线圈设置于所述第三层中，从而所述次级线圈叠设于所述初级线圈下方，所述初级线圈的厚度大于所述次级线圈的厚度；所述初级线圈具有设置于所述第一层中的双抽头，所述次级线圈具有设置于所述第四层中的单抽头；所述次级线圈由m层次级金属层叠加并联而成，m为大于1的正整数；

所述初级线圈中，两个所述初级连接端所产生电感值和电阻值均在允许的参数偏差范围内达到平衡；所述次级线圈中，两个所述次级连接端所产生的电感值和电阻值均在允许的参数偏差范围内达到平衡。