CN104769687A - 具有带8字和双8字嵌套结构的变压器的变压器电路 - Google Patents
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Abstract
一种变压器包括第一回路和第二回路。第一回路包括第一输入端子组。第一回路包括至少三个回路，这三个回路通过第一交叉彼此导电地串联耦合。第二回路包括第一输出端子组。第二回路包括至少三个回路，这三个回路通过第二交叉彼此导电地串联耦合。第二导电回路中的每个都与第一导电回路中的对应一个感应耦合并嵌套在该对应一个中。
Description
相关申请的交叉引用
本申请请求于2013年9月17日申请的美国专利申请No.14/028,835的优先权，并且请求于2012年9月20日申请的美国临时申请No.61/703,576的权益。上述引用的申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及集成电路，并且特别涉及并入到集成电路中的电感器和变压器结构。
背景技术
这里提供的背景技术描述的目的在于一般性介绍本公开的背景。发明人的某些工作(即已在此背景技术部分中作出描述的工作)以及说明书中关于某些尚未成为申请日之前的现有技术的内容，无论是以明确还是隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。
集成电路(或芯片)包括位于有限空间内许多电路元件。这些电路元件可以包括电感器和变压器。分立的电感器和变压器可以跨过电感器和变压器之间的空间而彼此磁性地耦合。产生磁场的第一电感器或变压器被称为“干扰方(aggressor)”。接收该磁场的第二电感器或变压器被称为“受扰方(victim)”。
典型地，为了最小化集成电路上的干扰方和受扰方之间的磁耦合，干扰方和受扰方之间的距离被最大化。然而，随着芯片的尺寸缩小，芯片上可用于放置干扰方和受扰方的面积以及干扰方和受扰方之间的距离减小。这限制了最小化磁耦合的能力。
另外，集成电路可以包括一个或多个收发器。每个收发器可以包括具有功率放大器的功率放大器电路。由于功率放大器电路中包含且紧密邻近的电感器和/或变压器，可能受到功率放大器电路的放大器之间的串扰(即干扰)和反馈。还可能受到本地振荡器拉动(local oscillator pulling)。本地振荡器拉动可以指例如当收发器的传送信号的一部分耦合回到电压受控振荡器时。对传送信号进行调制，这导致该电压受控振荡器也进行调制。
发明内容
提供了一种变压器，并且包括第一回路和第二回路。第一回路包括第一输入端子组。第一回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第一交叉彼此导电地串联耦合。所述第二回路包括第一输出端子组。所述第二回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第二交叉彼此导电地串联耦合。所述第二导电回路中的每一个导电回路都与第一导电回路中的对应一个导电回路感应耦合并嵌套在对应一个导电回路中。
在其他的特征中，提供了一种变压器，并且包括：输入端子组；第一输出端子组；以及绕组。所述绕组包括第一绕组和第二绕组。第一绕组具有8字的结构并且导电耦合到所述输入端子组。所述8字结构包括第一回路和第二回路。第一回路和第二回路导电经由交叉彼此导电耦合。第二绕组不具有8字结构。所述第二绕组被导电耦合到所述第一输出端子组。所述第二绕组被嵌套在所述第一绕组的所述第一回路和所述第一绕组的所述第二回路中的一个并与其感应耦合。
在其他的特征中，提供了一种变压器电路，并包括第一变压器和第二变压器。第一变压器包括具有第一回路的第一绕组，以及具有第二回路的第二绕组，其中所述第二回路被嵌套在第一回路中。所述第二变压器被嵌套在所述第一变压器内。第二变压器包括具有8字结构的第三绕组，以及具有8字结构的第四绕组。所述第四绕组的回路被嵌套在所述第三绕组的对应的回路内。
本公开应用的其他范围将从详细说明、权利要求和附图中变得明显。详细说明和具体例子仅用于例示的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
图1是包括根据本公开的变压器的无线通信电路。
图2是变压器电路的示意图，其示出了第一变压器(或干扰方)和第二变压器(或受扰方)之间的电感性耦合，其中受扰方具有带有串联连接回路的8字结构。
图3是变压器电路的示意图，其示出了第一变压器(或干扰方)和第二变压器(或受扰方)之间的电感性耦合，其中受扰方具有带有并联连接回路的8字结构。
图4是变压器的示意图，其具有嵌套在另一个绕组的回路中的绕组。
图5是变压器的示意图，其具有嵌套在单个绕组的对应回路中的多个绕组，以及相对的输入和输出端子。
图6是变压器的示意图，其具有嵌套在单个绕组的对应回路中的多个绕组，以及不相对的输入和输出端子。
图7是变压器电路的示意图，其包括多个具有嵌套在变压器的对应回路中的8字结构的变压器。
图8是变压器电路的示意图，该变压器电路包括变压器，该变压器具有8字结构，该8字结构嵌套在另一个具有非8字结构的变压器中。
图9是具有双8字结构的变压器的示意图。
图10是变压器电路的示意图，该变压器电路包括变压器，该变压器具有双8字结构，该双8字结构嵌套在另一个具有非8字结构的变压器中。
图11是集成电路的顶视图，其示出了具有8字结构和相对的输入及输出端子的变压器的布局。
图12是集成电路的顶视图，其示出了具有8字结构和非相对的输入及输出端子的变压器的布局。
图13是集成电路的顶视图，其示出了具有8字结构和垂直堆叠回路的变压器。
图14A-K是沿着图13的集成电路的剖面线A-K的剖面侧视图。
图15是集成电路的顶视图，其示出了具有位于不同层上的回路和交叉的8字结构的变压器。
图16是沿着图14的集成电路的剖面线A-A的剖面侧视图。
图17是功率放大器电路的示意图，其包括根据本公开的电感器和/或变压器。
在这些附图中，附图标记可能被重复使用来标识类似的和/或相同的元件。
具体实施方式
变化的磁场穿过例如为电感器的回路的回路，在该回路上感应出电流。该感应电流产生相反的磁场。以下公开具有电感器和变压器的变压器电路。电感器、变压器的绕组(或电感器)，以及变压器可以具有8字和/或双8字结构。这些结构被设计来最小化和/或消除在电路元件和关联的感应电流之间的磁耦合。
具有8字结构的电感器或绕组包括至少两个经由交叉彼此导电耦合的回路。该至少两个回路是非同心的并且彼此分开，使得至少一个回路不位于(或嵌套)在其他回路中的一个之内。具有8字结构的电感器或绕组包括至少四个经由至少三个交叉彼此导电耦合的回路。具有双8字结构的电感器或绕组具有两个经由交叉彼此导电耦合的8字结构。具有8字结构的电感器和绕组的例子至少在图2-12中示出。
具有8字结构的变压器包括至少一个带有8字结构的绕组。如果该变压器包括多个带有8字结构的绕组，该变压器的初级绕组可以被嵌套在该变压器的次级绕组中。具有8字结构的变压器的例子至少在图2-12中示出。
本文公开的电感器、绕组和变压器的结构所提供的磁场消除可以允许电感器、绕组和变压器被放置(或嵌套)在其他电感器、绕组和变压器中。这最小化了被电感器、绕组以及变压器使用的空间。这里揭示的包括那些带有8字结构和双8字结构的变压器可以为垂直堆叠变压器、同心变压器或其他类型的变压器。垂直堆叠变压器的例子在图13-14中示出。同心变压器和/或具有同心回路的变压器的例子至少在图2-12中示出。
这里揭示的变压器可以被配置用于和/或用作平衡－不平衡变换器(balun)。平衡－不平衡变换器可以涉及电变压器，其将相对于大地基准平衡的第一电信号转换为第二电信号。第二电信号相对于大地基准为不平衡。平衡－不平衡变换器也可以将相对于大地基准不平衡的电信号转换为相对大地基准平衡。
图1示出无线通信电路10，其包括信号发电机模块12、转换器模块14、带有变压器16、18、20和功率放大器22、24的功率放大器电路15，以及天线26。信号发生器模块12接收和/或产生经由天线26发射的信号。转换器模块14可以将基带信号转换为无线电频率(RF)信号。转换器模块14可以包括一个或多个混合器(示出一个混合器27)、一个或多个振荡器(示出一个本机振荡器28)，以及滤波器模块30。本机振荡器28产生振荡信号。混合器27将信号混合来与振荡信号一起传送以产生第一输出信号。第一输出信号由滤波器模块30滤波。
变压器16、18、20和功率放大器22、24分别将第一输出信号的电压转换和放大以产生第二输出信号，其经由天线26发射。第三(或最后的)变压器18的电压和/或电流水平可以大于其他变压器16、18、20中的一个或多个，并且至少由于这个理由可以被认为是干扰方。另一个变压器16、18可以被认为是受扰方。虽然示出了特定数量的变压器和功率放大器，但是转换器模块14和所述天线26之间例如可以包括和/或串联连接有任何数量的变压器和功率放大器。每个变压器16、18、20可以被替换为这里揭示的任一变压器。一种被用于替换功率放大器电路15的功率放大器电路在图17中示出。
第一输出信号和第二输出信号可以是差分信号。变压器16、18、20和功率放大器22、24可以具有差分输入和输出，如所示用于接收并发射差分信号。第三变压器18具有带有第一输出端子32和第二输出端子34的差分输出。第三变压器18的第一输出端子32被连接到天线24。第三变压器18的第二输出端子34被连接到大地基准36。
一个或多个所述变压器16、18、20可以具有8字结构来最大化电感器和/或变压器之间的感应和磁耦合的消除并最小化电路特性。该电路特性可以包括本机振荡器拉动、电路元件之间的串扰，以及在功率放大器之间的反馈。另外，变压器16、18、20可以具有预选的相对于彼此的方向来最大化感应和磁耦合的消除并最小化电路特性。例如，具有相同长度的间隔可以存在于(i)干扰方的回路的中心和(ii)受扰方中一个的回路的中心之间。这在(i)干扰方的回路的中心和(ii)受扰方中一个的回路的中心之间提供了相同量的感应耦合和/或磁耦合。这更进一步参照图2-3描述。
图2示出变压器电路50，其包括干扰方(或第一变压器)52和受扰方(或第二变压器)54。虽然干扰方52被示出为具有非8字结构且受扰方54被示出为具有8字结构，但是干扰方52也可以具有8字结构且受扰方54也可以具有非8字结构。可替换地，干扰方52和受扰方54可以两者都具有8字结构。干扰方52包括带有回路57的第一(或初级)绕组56和带有回路59的第二(或次级)绕组。如所示，次级绕组58可以嵌套在初级绕组56之内。初级绕组56具有输入端子60。次级绕组58具有输出端子62。
受扰方54具有第三(或初级)绕组64和第四(或次级)绕组66。绕组64、66中的每个具有8字结构。第三绕组64具有两个回路68、70。第四绕组66具有两个回路72、74，它们分别嵌套在回路68、70中。第三绕组64具有输入端子76。第四绕组66具有输出端子78。回路68、72分别在输入端子76和输出端子78之间与回路70、74串联连接。回路68经由第一交叉79被连接到回路70并且与其导电耦合。回路72经由第二交叉81被连接到回路74并且与其导电耦合。交叉79、81中的每个具有一对导体。交叉79、81的每个导体彼此跨接来连接到回路68、70、72、74中的两个。
干扰方52的回路57、59可以为同心的并具有第一中心80。第三绕组64的回路68、70分别与第四绕组66对应的回路72、74同心。受扰方54的回路68、72具有第二中心82。受扰方54的回路70、74具有第三中心84。
干扰方52和受扰方54之间的磁耦合消除的量取决于回路68、70、72、74的大小和形状以及回路68、70、72、74相对于干扰方52的方位。回路68、70、72、74的回路的大小和位置被设置为最大化由干扰方52和受扰方54之间的感应耦合和/或磁耦合产生的电流的消除。回路68、70关于垂直轴线83对称，为相同大小，并且离变压器52、绕组56、58、回路57、59和/或中心80等距离。垂直轴线83延伸贯穿中心80和交叉79、81。回路72、74关于垂直轴线83对称，为相同大小，并且离变压器52、绕组56、58、回路57、59和/或中心80等距离。中心80、82之间的第一距离等于中心80、84之间的第二距离。受扰方54相对于干扰方52的旋转使得第二距离不同于第一距离而降低消除的量。第一距离和第二距离之间的差异越大，消除越少。感应电流的量和/或磁耦合中少量的衰减和/或消除改善了电路性能。
在操作期间，干扰方52产生指向第一方向的第一磁场，由符号90表示。产生的磁场90在回路68、70、72、74中感应出受扰方54的电流。在受扰方52的回路68、70、72、74中产生的电流产生各自的磁场，由符号92、94表示。磁场92、94指向第二方向。第二方向与第一方向相反。在回路68、72中感应产生的电流(由实线箭头表示)消除了在回路70、74中感应产生的电流(由长划线箭头表示)。
变压器54抵消了由变压器52沿着垂直轴线83产生的干扰或感应电流。串扰和感应电流也沿着穿过中心82、84的水平轴线85被消除。类似的消除也由本文揭示的另一个变压器提供。
图3示出变压器电路100，其包括干扰方(或第一变压器)102和受扰方(或第二变压器)104。干扰方102具有非8字结构。受扰方104具有8字结构。干扰方102包括带有回路107的第一(或初级)绕组106和带有回路109的第二(或次级)绕组108。如所示，次级绕组108可以嵌套在初级绕组106之内。初级绕组106具有输入端子110。次级绕组108具有输出端子112。
受扰方104具有第三(或初级)绕组114和第四(或次级)绕组116。绕组114、116中的每个具有8字结构。第三绕组114具有两个回路118、120。第四绕组116具有两个回路122、124，它们分别嵌套在回路118、120中。回路118、120经由并联导体121彼此连接。并联导体被连接到输入端子126。回路122、124经由并联导体125彼此连接。并联导体125被连接到输出端子128。回路118、122分别在输入端子126和输出端子128之间与回路120、124并联连接。
干扰方102的回路107、109可以为同心的并具有第一中心130。第三绕组114的回路118、120分别相对于第四绕组116的回路122、124同心。受扰方104的回路118、122具有第二中心132。受扰方104的回路120、124具有第三中心134。
回路118、120关于垂直轴线135对称，为相同大小，并且离变压器102，绕组106、108，回路107、109和/或中心130等距离。垂直轴线135延伸贯穿中心130并处于回路118、120之间。回路122、124关于垂直轴线135对称，为相同大小，并且离变压器102，绕组106、108，回路107、109和/或中心130等距离。为了最大化干扰方102和受扰方104之间的感应耦合和/或磁耦合产生的电流的消除，中心130、132之间的第一距离等于中心130、134之间的第二距离。受扰方104相对于干扰方102的旋转使得第二距离不同于第一距离，而降低消除的量。第一距离和第二距离之间的差异越大，消除越少。
在操作期间，干扰方102产生指向第一方向的第一磁场，由符号140表示。产生的磁场140在回路118、120、122、124中感应出受扰方104的电流。受扰方104的回路118、120、122、124中的电流产生各自的磁场，由符号142、144表示。磁场142、144指向第二方向。第二方向与第一方向相反。在回路118、122中感应产生的电流(由实线箭头表示)消除了在回路120、124中感应产生的电流(由长划线箭头表示)。
图4示出变压器150，其具有第一绕组152和第二绕组154。第一绕组152磁性地和感应地耦合到第二绕组154。第一绕组152具有8字结构，其带有回路156、158和交叉159。第二绕组154具有单个回路160并且嵌套在第一绕组152的第二回路158中。回路160可以与第二回路158同心。第一绕组152具有输入端子162。第二绕组15具有与输入端子162相反(即，在变压器150的相对的侧并在输入端子162的对面)的输出端子164。
图5示出变压器170，其具有第一绕组172、第二绕组174和第三绕组176。第一绕组172磁性地和感应地耦合到绕组174、176。第一绕组172具有8字结构，其带有回路178、180和交叉182。第二绕组174具有单个回路184并且嵌套在第一绕组172的第一回路178中。第三绕组176具有单个回路186并且嵌套在第一绕组172的第二回路180中。第二绕组174的回路184可以与第一回路178同心。第三绕组176的回路186可以与第二回路180同心。
第一绕组172具有输入端子188。第二绕组174具有与输入端子188相反的第一输出端子190。第三绕组176具有第二输出端子192，其位于变压器170的输入端子188的相对的侧上，但是不是直接地在输入端子188的对面。
图6示出变压器200，其具有第一绕组202、第二绕组204和第三绕组206。第一绕组202磁性地和感应地耦合到绕组204、206。第一绕组202具有8字结构，带有回路208、210和交叉212。第三绕组204具有单个回路214并且嵌套在第一绕组202的第二回路208中。第三绕组206具有单个回路216并且嵌套在第一绕组202的第二回路210中。第二绕组204的回路214可以与第一回路208同心。第三绕组206的回路216可以与第二回路210同心。
第一绕组202具有输入端子218。第二绕组204具有第一输出端子220，其位于变压器200与输入端子218不同的侧上，并且不与输入端子218相对。第三绕组206具有第二输出端子222，其位于变压器200的与输入端子218不同的侧上，并且不与输入端子218相对。
虽然本文公开的输入端子与输出端子位于变压器的某些侧上，但是输入端子与输出端子可以位于变压器的其他侧上。同时，本文公开的各电感器、绕组和/或变压器也可以具有任意数量的输入端子和/或输出端子。
由变压器的8字结构提供的磁性消除允许变压器嵌套在其他变压器中，同时维持与变压器之间的某种程度的隔离。这最小化了被变压器使用的空间，其在集成电路(或芯片)中实现变压器时是尤其有益的。
图7示出变压器电路250，其包括第一变压器252、第二变压器254以及第三变压器256。变压器252、254、256中的每个具有8字结构。变压器252、254、256可以磁性地和感应地耦合。然而，由该耦合产生的电流可以由于变压器252、254、256的8字结构和变压器252、254、256的相对位置而被最小化和/或消除。变压器252具有绕组258、260和交叉262、264。绕组258、260彼此磁性地和感应地耦合。变压器254具有绕组258、260和交叉270、272。绕组266、268彼此磁性地和感应地耦合。变压器256具有绕组274、276和交叉278、280。绕组274、276彼此磁性地和感应地耦合。第二变压器254嵌套在变压器的252的回路282、284中。第三变压器256嵌套在变压器的252的回路286、288中。绕组258、260、266、268、274、276中的每个具有8字结构。
第一变压器252具有输入端子290和输出端子292，输出端子292与输入端子290相对。第二变压器254具有输入端子294和输出端子296，输出端子296与输入端子294相对。第三变压器256具有输入端子298和输出端子300，输出端子300与输入端子298相对。端子290、292位于第一变压器252的不同于端子294、296、298、300的侧上。端子294、298位于第一变压器252的相同的侧上。
图8示出变压器电路302，其具有第一变压器304和第二变压器306。第一变压器304具有非8字结构。第二变压器306具有8字结构并且嵌套在第一变压器304中。变压器304、306可以磁性地和感应地耦合。然而，在第二变压器306中由于耦合产生的电流可以通过第二变压器306的8字结构和/或第二变压器306相对于第一变压器304的位置得以最小化和/或消除。
第一变压器具有第一绕组308和第二绕组310，第一绕组308带有第一回路309并且第二绕组310带有第二回路311。第一绕组308磁性地和感应地耦合到第二绕组310。第二变压器306嵌套在第一变压器304的回路309、311之内。第二变压器306包括第一绕组312和第二绕组314。第一绕组312磁性地和感应地耦合到第二绕组314。绕组312、314中的每个具有8字结构。第一绕组312具有回路316、318和交叉320。第二绕组314具有回路322、324和交叉326。
第一变压器304具有输入端子328和输出端子330，输出端子330与输入端子328相对。第二变压器306具有输入端子332和输出端子334，输出端子334与输入端子332相对。端子328、330位于第一变压器的与端子332、334不同的侧上。
回路316、318彼此导电耦合。回路316、318不彼此嵌套。回路322、324彼此导电耦合。回路322、324不彼此嵌套。变压器306的结构类似于图7的变压器254、256的结构。同样地，变压器254、256的绕组266、268、274、276的回路具有与变压器306的回路316、318、322、324类似的关系。
图9示出变压器350，其具有双8字结构。双8字结构减轻了磁性消除对8字结构的方位上的依赖。变压器350包括第一绕组352和第二绕组354。第一绕组352磁性地和感应地耦合到第二绕组354。绕组352、354中的每个具有双8字结构。第一绕组具有回路356、358、360、362和交叉359、361、363。第二绕组具有回路364、366、368、370和交叉365、367、369。回路364、366、368、370中的每个可以与回路364、366、368、370中的对应一个同心且嵌套在该对应一个中。第一绕组352具有输入端子372。第二绕组354具有输出端子374。输入端子352可以位于变压器350的与输出端子374的相同的侧、不同的侧、和/或相对的侧上。
第一绕组352的回路和交叉串联连接。第二绕组354的回路和交叉串联连接。尽管绕组352、354中的每个被示出用于具有四个回路和三个交叉的双8字结构，但是其他实施方式中，每个绕组可以具有更少的回路和交叉或增加的回路和交叉。如果包括较少的回路和交叉，那么对应结构不是双8字结构。如果包括增加的回路和交叉，那么该结构可以具有双8字结构，这取决于回路和交叉的布局。
回路356、358、362中没有一个被嵌套在回路356、358、360、362中的任何其他一个中。回路356、358、360、362彼此导电耦合。回路364、366、368、370中没有一个被嵌套在回路364、366、368、370中的其他任何一个中。回路364、366、368、370彼此导电耦合。双8字结构提供了在所有方位上的磁性感应电流消除，而不管变压器350的结构相对于其他的电感器和/或变压器的方位。
现在参考图10，其示出变压器电路400。电路400包括变压器350，其嵌套在另一个变压器402中。变压器402具有第一绕组404和第二绕组406，第一绕组404带有第一回路405并且第二绕组406带有第二回路407。第一绕组404磁性地并感应地耦合到第二绕组406。第二回路407被嵌套在第一回路405内并与其同心。变压器350被嵌套在第二回路407内。第一绕组404具有输入端子410。第二绕组406具有与输入端子410相对的输出端子412。端子410、412位于变压器402的不同于变压器350的端子372、374的侧和回路上。
图11示出集成电路(IC)430，其示出了变压器432的布局。变压器432具有8字结构和输入端子434，其与输出端子436相对。第二变压器432具有第一绕组438和第二绕组440。绕组438、440中的每个具有两个重叠的8字结构。第一绕组43具有四个回路，其带有8字截面A和A'。第二绕组440具有四个回路，其带有8字截面B和B'。绕组438、440中的每个也具有交叉444、446中对应的一个，其位于变压器432的相对侧上。第一绕组438的交叉444位于变压器432的与输入端子434相对的侧上。交叉446位于变压器432的与输出端子436相对的侧上。
绕组438、440的部分C(虚线示出)位于IC 430的不同于绕组438、440的其他部分(实线示出)的层上。部分C可以位于第一层并且绕组438、440的其他部分可以位于第二层。绝缘层可以设置在第一层和第二层之间。部分C可以经由绝缘层中其他合适的导体连接到其他部分。这允许部分C与其他部分重叠而不需要接触这些部分，这减少了变压器432使用的空间。
举例来说，部分A、B可以位于第一金属层上。部分C可以位于第二金属层上。第二A'、B'可以位于第三金属层上。任意数量的绝缘层可以位于第一金属层和第二金属层之间并位于第二金属层和第三金属层之间。第二金属层可以设置在第一金属层和第三金属层之间。与部分A、A'关联的交叉444、446的区段可以位于不同于与第二B、B'关联的交叉444、446的区段的层上。
变压器432还可以包括中心分接头端子450、452，其可以连接到中心分接头454、456。中心分接头454、456被连接到绕组438、440的中心点。举例来说，绕组438、440的中心点可以经由中心分接头端子450、452偏压。
图12示出IC 460，其示出了变压器462的布局。变压器462具有与图11的变压器432类似的结构，除了输入端子464、输出端子466、中心分接头端子468、469，以及中心分接头470、471的位置不同于变压器432。端子464、468和中心分接头470位于变压器462的不同于端子466、469和中心分接头471的不同的侧和回路上，但不与端子466、469和中心分接头471相对。
图13和14A-K示出IC 500的截面侧视图，其示出了具有8字结构和垂直堆叠回路504、506和508、509的变压器502。图13和14A-K堆叠的8字结构可以替换这里揭示的任何其他的8字结构，和/或这里揭示的另一个实施例可以被修改来包括类似于变压器502的堆叠的回路和/或交叉。
IC 500可以具有任何数量的层和电路元件。如所示，IC500具有七层510，且可以设置在IC 500的基板上。变压器502具有带有回路504、506和输入端子507的第一绕组以及带有回路508、509和输出端子511的第二绕组。回路504堆叠在回路508上。回路506堆叠在回路509上。
第一绕组的第一交叉518位于第一(或第一外部)金属层513上。回路504、506位于第二(或第一内部)金属层514上。回路508、509位于第三(或第二内部)金属层516上。第二绕组的第二交叉522位于第四(或第二外部)金属层523上。金属层514、516被设置在金属层513、523之间来分开交叉518、522。绝缘(或过孔)层524、526、528分别位于金属层513、514、516、523之间。回路504经由交叉518连接到回路506。回路508经由交叉522连接到回路509。
图15-16示出IC 530的顶部和截面侧视图，其示出了具有位于不同层的8字结构和交叉534、536和回路538、540、542、544的变压器532。图15-16的8字结构可以替换这里公开的任何其他的8字结构和/或这里公开的另一个实施例可以被修改来包括类似于变压器532的位于与回路不同层上的交叉。
变压器532具有带有回路538、540和交叉534的第一绕组以及带有回路542、544和交叉536的第二绕组。回路538、540、542、54位于第一层550上。交叉536位于第二层552上。交叉534位于第二和第三层554上。交叉534、536可以都位于相同层上，可以位于不同的层上，和/或可以位于多个层上。第一交叉534不与第二交叉536导电耦合。
第一层550可以设置在第二层552上。第二层552可以设置在第三层554上。第三层554可以设置在基板556上。任何数量的绝缘层(例如，绝缘层560)可以被设置在第一层550和/或两个或更多层的550、552、554和所述基板556之间。一个或多个绝缘层553可以被配置在第二层552和基板556之间来分隔交叉534、536。
图17示出功率放大器电路600。功率放大器电路600包括电感器和变压器。功率放大器电路600的任一电感器和变压器可以被替换为任一这里揭示的另一个电感器和变压器。功率放大器电路600包括差分功率放大器602、604。功率放大器电路600可以接收交流电流(AC)信号，比如无线电频率(RF)信号，和AC信号的升压功率。功率放大器电路600可以被包括在各种装置内，比如移动装置、移动电话、计算机(比如膝上型计算机、平板电脑等等)和个人数据助理中。功率放大器电路600可以被用来进行无线电通信。功率放大器电路600的输出可以经由天线601发射。
功率放大器602、604具有类似的电路和类似的线路布局。功率放大器602、604中的每个包括各自的推挽式晶体管606、607、608、609和晶体管610、612。晶体管610、612被分别连接在晶体管606、608和变压器614、616的初级绕组之间。功率放大器602、604进一步包括晶体管620、622，它们分别连接在晶体管607、609和变压器624、626的次级绕组之间。晶体管610、612、620、622可以是推挽晶体管。
晶体管606、608、610、612可以分别为共源共栅(cascode)配置，分别具有公共的源极和公共的接地。更准确地说，晶体管610、612的源极可以连接到晶体管606、608的漏极。晶体管610、612的漏极可以连接到变压器614、616的初级绕组的第一端部，其中变压器614、616的初级绕组的第二端部连接到具有电压Vdd的电压源端子630。晶体管610、612的栅极可以连接到基准电势或电压源端子630，如所示。
晶体管607、609、620、622可以同样分别为共源共栅放大器配置，分别具有公共的源极和公共的接地。更准确地说，晶体管620、622的源极可以分别连接到晶体管607、609的漏极。晶体管620、622的漏极可以分别连接到变压器624、626的初级绕组的第一端部，其中变压器624、626的初级绕组的第二端部连接到端子617。晶体管620、622的栅极可以接地或连接到端子617。晶体管606、607、608、609的栅极可以是放大器电路600的输入并接收输入信号。
功率放大器602、604还可以包括电容器640、642、644、646，其跨接初级绕组变压器614、616、624、626的初级绕组的两端。电容器640、642、644、646可以被用来调谐变压器614、616、624、626的初级绕组的谐振频率。
第一输出节点650、651连接在晶体管610、612和变压器614、616的初级绕组之间。晶体管606、608的源极可以分别连接到电感器652、654的第一端部。电感器652、654的第二端部连接到端子617。第二输出节点660、661分别连接在晶体管620、6222和变压器624、626的初级绕组之间。晶体管607、609的源极连接到电感器664、668的第一端部，其中第二电感器664、668的第二端部连接到电压基准端子630。
耦合器670，经由变压器614、616、624、626的次级绕组，被配置来将在变压器电感器614、616、624、626的初级绕组两端将输出AC信号感应地耦合到天线601。变压器614、616、624、626的次级绕彼此连接。
尽管术语第一、第二、第三等可以在这里被用于描述各种回路、电感器、绕组、端子、变压器、元件和/或组件，但是这些项不会限于这些术语。这些术语仅用来区分一项和另一项。例如为“第一”、“第二”及其他数值术语当被使用时不暗示顺序或次序，除非在上下文中有清楚的指示。因此，下面讨论的第一项可以被叫做第二项而没有脱离例示实施方式的教导。
各种术语被用来描述元件之间的物理关系。当第一元件被称为“在...上”、“接合”或“耦合到”第二元件时，该第一元件可以直接在第二元件上、接合、连接、设置、应用或耦合到第二元件，或可以出现介于其间的元件。相反，当元件被称为“直接在...上”、“直接连接到”、或“直接耦合到”另一个元件时，其中没有介于其间的元件。其他用来描述元件之间关系的词汇应以相似的方式进行解释(例如，“在...之间”相对于“直接地在...之间”，“相邻的”相对于“直接相邻的”等)。
在本发明中描述的无线通信和无线通信电路可以引导为完全或部分兼容IEEE标准802.11-2012，IEEE标准802.16-2009、IEEE标准802.20-2008，和/或蓝牙核心规格v4.0。在各个实施方式中，蓝牙核心规格v4.0可以被一个或多个蓝牙核心规格附录2、3或4修订。在各个实施方式中，IEEE802.11-2012可以由草案IEEE标准802.11ac、草案IEEE标准802.11ad、和/或草案IEEE标准802.11ah补充。
前述描述在本质上仅为说明性的，并且决不用于限制该公开、其应用、或使用。公开的宽泛教导可以以各种形式实现。所以，尽管本公开包括特定的例子，但是公开的真实范围将不被此限制，这是因为通过对附图、说明书和随后权利要求的研究，其他修改将变得明显。如这里所使用的，习语A、B、C中的至少一个应该被解释来意指使用非排他性的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应该理解方法中的一个或多个步骤可以以不同的次序(或同时)执行而没有改变本发明的原则。
在这个应用中，包括如下的定义，术语模块可以被替换为术语电路。术语模块可以涉及、属于或包括专用集成电路(ASIC)；数字、模拟、或混合的模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或集群)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或集群)；其他适当的硬件元件，其提供描述的功能；或上述一些或所有的综合，例如在片上系统内的。
术语代码，如上所使用的，可以包括软件、固件和/或微指令，并且可以指代程序、例程、功能、类和/或对象。术语共享处理机包括单个处理器，其执行来自多个模块的一些或全部的代码。术语集群处理机包括与增加的处理器组合的处理器，其执行来自一个或多个模块的一些或全部的代码。术语共享处理机包括单个处理器，其执行来自多个模块的一些或全部的代码。术语集群处理机包括与增加的处理器组合的处理器，其执行来自一个或多个模块的一些或全部的代码。术语共享存储器包括单个存储器，其存储来自多个模块的一些或全部的代码。术语集群存储器包括与增加的存储器组合的存储器，其存储来自一个或多个模块的一些或全部的代码。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不包括通过媒介传送的暂时电信号或电磁信号，并且可以被认为是有形的和非暂时性的。非瞬时性计算机可读介质的非限制性例子包括非易失存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。
在该应用中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实现。计算机程序包括处理器可执行指令，其被存储在至少一个非瞬时性有形的计算机可读介质上。计算机程序还可以包括和/或依赖于存储器的数据。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种变压器，包括：
第一多个回路，包括第一输入端子组，其中所述第一多个回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第一交叉彼此导电地串联耦合；以及
第二多个回路，包括第一输出端子组，其中所述第二多个回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第二交叉彼此导电地串联耦合，其中所述第二多个回路中的每一个回路与所述第一多个回路中的对应一个回路分别感应地耦合，并嵌套在所述第一多个回路中的对应一个回路之内，并且不嵌套在所述第一多个回路中的其他回路之中，
其中所述第一交叉包括一对导体，并且其中所述一对导体彼此交叉以连接到所述第一多个回路中的两个回路。
2.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一多个回路是非同心的；以及
所述第二导电回路中的每一个导电回路与所述第一多个回路中的对应一个导电回路同心。
3.根据权利要求1所述的变压器，其中所述第一多个回路和所述第二多个回路提供双8字结构。
4.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一多个回路包含四个回路；并且
所述第二多个回路包含四个回路。
5.根据权利要求4所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组是所述第一多个回路中仅有的输入端子组；以及
所述第一输出端子组是所述第二多个回路中仅有的输出端子组。
6.根据权利要求4所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组是所述变压器中仅有的输入端子组；以及
所述第一输出端子组是所述变压器中仅有的输出端子组。
7.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组连接到所述第一多个回路的第一回路；以及
所述第一输出端子组连接到所述第二多个回路的第二回路。
8.根据权利要求7所述的变压器，其中所述第二回路被嵌套在所述第一回路之内。
9.根据权利要求7所述的变压器，其中
所述第一回路和所述第二回路是非同心的；并且
所述第一输入端子组位于所述变压器的与所述第一输出端子组不同的侧上。
10.根据权利要求7所述的变压器，其中
所述第一回路和所述第二回路是非同心的；并且
所述第一输入端子组位于所述变压器的与所述第一输出端子组相同的侧上。
11.一种电路，包括：
第一变压器，其中根据权利要求1所述的变压器是所述第一变压器；以及
第二变压器，所述第二变压器包括第三多个回路、第二输入端子组，以及第二输出端子组，
其中所述第一变压器嵌套在所述第三多个回路之内。
12.根据权利要求11所述的电路，其中所述第二变压器具有非8字结构。
13.根据权利要求11所述的电路，其中：
所述第二变压器包括第四多个回路；
所述第三多个回路和所述第四多个回路提供8字结构；
所述第四多个回路中的每一个都嵌套在所述第三多个回路中的对应一个之内；以及
所述第一变压器嵌套在所述第三多个回路中的一个之内。
14.一种变压器，包括：
输入端子组；
第一输出端子组；以及
包括第一绕组和第二绕组的多个绕组，其中
所述第一绕组具有8字结构并且导电地耦合到所述输入端子组，
所述8字结构包括第一回路和第二回路，
所述第一回路和所述第二回路经由交叉彼此导电地耦合，
所述第二绕组不具有8字结构，
所述第二绕组导电地耦合到所述第一输出端子组，并且
所述第二绕组被嵌套在并且感应地耦合于所述第一绕组的所述第一回路和所述第一绕组的所述第二回路中的一个中，并且没有绕组被嵌套在所述第一绕组的所述第一回路和所述第一绕组的所述第二回路中的另一个中。
15.根据权利要求14所述的变压器，其中所述第一绕组和所述第二绕组中的一个是初级绕组，并且所述第一绕组和所述第二绕组中的另一个是次级绕组。
16.根据权利要求14所述的变压器，其中：
所述第一绕组是初级绕组；以及
所述第二绕组是次级绕组。
17.一种变压器电路，包括：
第一变压器，所述第一变压器包括
第一绕组，具有第一回路，以及
第二绕组，具有第二回路，其中所述第二回路嵌套在所述第一回路内；以及
第二变压器，所述第二变压器嵌套在所述第一变压器内，其中所述第二变压器包括
具有8字结构的第三绕组，以及
具有8字结构的第四绕组，其中所述第四绕组的回路被嵌套在所述第三绕组的对应回路之内。
18.根据权利要求17所述的变压器电路，其中：
所述第一变压器的所述第一绕组具有8字结构；并且
所述第一变压器的所述第二绕组具有8字结构，其中所述第二绕组的回路被嵌套在所述第一绕组的对应回路之内。
19.根据权利要求17所述的变压器电路，进一步包括第三变压器，其中：
所述第二变压器嵌套在所述第一变压器的所述第一回路之内；并且
所述第三变压器被嵌套在所述第一变压器的所述第二回路之内。
20.根据权利要求19所述的变压器，其中：
所述第三变压器具有8字结构；并且
所述第三变压器包括
具有8字结构的第五绕组，以及
具有8字结构的第六绕组，其中所述第六绕组的回路嵌套在所述第五绕组的对应回路之内。
21.根据权利要求17所述的变压器，其中所述第二变压器具有双8字结构。
Claims (22)
1.一种变压器，包括：
第一多个回路，包括第一输入端子组，其中所述第一多个回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第一交叉彼此导电地串联耦合；以及
第二多个回路，包括第一输出端子组，其中所述第二多个回路包括至少三个回路，所述至少三个回路通过第二交叉彼此导电地串联耦合，其中所述第二多个导电回路中的每一个导电回路与所述第一多个导电回路中的对应一个导电回路分别感应地耦合并嵌套在所述第一多个导电回路中的对应一个导电回路之内。
2.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一多个回路是非同心的；以及
所述第二导电回路中的每一个导电回路与所述第一多个回路中的对应一个导电回路同心。
3.根据权利要求1所述的变压器，其中所述第一多个回路和所述第二多个回路提供双8字结构。
4.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一多个回路包含四个回路；并且
所述第二多个回路包含四个回路。
5.根据权利要求4所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组是所述第一多个回路中仅有的输入端子组；以及
所述第一输出端子组是所述第二多个回路中仅有的输出端子组。
6.根据权利要求4所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组是所述变压器中仅有的输入端子组；以及
所述第一输出端子组是所述变压器中仅有的输出端子组。
7.根据权利要求1所述的变压器，其中：
所述第一输入端子组连接到所述第一多个回路的第一回路；以及
所述第一输出端子组连接到所述第一多个回路的第二回路。
8.根据权利要求7所述的变压器，其中所述第二回路被嵌套在所述第一回路之内。
9.根据权利要求7所述的变压器，其中
所述第一回路和所述第二回路是非同心的；并且
所述第一输入端子组位于所述变压器的与所述第一输出端子组不同的侧上。
10.根据权利要求7所述的变压器，其中
所述第一回路和所述第二回路是非同心的；并且
所述第一输入端子组位于所述变压器的与所述第一输出端子组相同的侧上。
11.一种电路，包括：
第一变压器，其中根据权利要求1所述的变压器是所述第一变压器；以及
第二变压器，所述第二变压器包括第三多个回路、第二输入端子组，以及第二输出端子组，
其中所述第一变压器嵌套在所述第三多个回路之内。
12.根据权利要求11所述的电路，其中所述第二变压器具有非8字结构。
13.根据权利要求11所述的电路，其中：
所述第二变压器包括第四多个回路；
所述第三多个回路和所述第四多个回路提供8字结构；
所述第四多个回路中的每一个都嵌套在所述第三多个回路中的对应一个之内；以及
所述第一变压器嵌套在所述第三多个回路中的一个之内。
14.一种变压器，包括：
输入端子组；
第一输出端子组；以及
包括第一绕组和第二绕组的多个绕组，其中
所述第一绕组具有8字结构并且导电地耦合到所述输入端子组，
所述8字结构包括第一回路和第二回路，
所述第一回路和所述第二回路经由交叉彼此导电地耦合，
所述第二绕组不具有8字结构，
所述第二绕组导电地耦合到所述第一输出端子组，并且
所述第二绕组被嵌套在所述第一绕组的所述第一回路和所述第一绕组的所述第二回路中的一个中并与感应地耦合到所述第一绕组的所述第一回路和所述第一绕组的所述第二回路中的一个。
15.根据权利要求14所述的变压器，其中所述第一绕组和所述第二绕组中的一个是初级绕组，并且所述第一绕组和所述第二绕组中的另一个是次级绕组。
16.根据权利要求14所述的变压器，其中：
所述第一绕组是初级绕组；以及
所述第二绕组是次级绕组。
17.根据权利要求14所述的变压器，进一步包括第三绕组，其中：
所述第二绕组被嵌套在所述第一绕组的所述第一回路中并感应地耦合到所述第一绕组的所述第一回路；
所述第三绕组被嵌套在所述第一绕组的所述第二回路中并感应地耦合到所述第一绕组的所述第二回路；以及
所述第三绕组具有第二输出端子组。
18.一种变压器电路，包括：
第一变压器，所述第一变压器包括
第一绕组，具有第一回路，以及
第二绕组，具有第二回路，其中所述第二回路嵌套在所述第一回路内；以及
第二变压器，所述第二变压器嵌套在所述第一变压器内，其中所述第二变压器包括
具有8字结构的第三绕组，以及
具有8字结构的第四绕组，其中所述第四绕组的回路被嵌套在所述第三绕组的对应回路之内。
19.根据权利要求18所述的变压器电路，其中：
所述第一变压器的所述第一绕组具有8字结构；并且
所述第一变压器的所述第二绕组具有8字结构，其中所述第二绕组的回路被嵌套在所述第一绕组的对应回路之内。
20.根据权利要求18所述的变压器电路，进一步包括第三变压器，其中：
所述第二变压器嵌套在所述第一变压器的所述第一回路之内；并且
所述第三变压器被嵌套在所述第一变压器的所述第二回路之内。
21.根据权利要求20所述的变压器，其中：
所述第三变压器具有8字结构；并且
所述第三变压器包括
具有8字结构的第五绕组，以及
具有8字结构的第六绕组，其中所述第六绕组的回路嵌套在所述第五绕组的对应回路之内。
22.根据权利要求18所述的变压器，其中所述第二变压器具有双8字结构。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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