CN105244345B - 一种电感值可调的片上集成差分电感 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电感值可调的片上集成差分电感，采用多层共面波导结构，在两条差分信号线之间有4对顶层金属连接线，每对金属连接线之间有个片上CMOS开关。本发明采用上述结构，实现通过改变加载在片上CMOS开关栅极上的电压，控制CMOS开关的连接状态，改变差分信号线的连接位置，实现电感值可调，从而可调整毫米波芯片的性能，因此能克服标准CMOS工艺的差分电感无法改变电感值的缺点，增加芯片的良率。

Description

一种电感值可调的片上集成差分电感

技术领域

本发明涉及一种片上集成差分电感，尤其涉及一种电感值可调的差分电感。

背景技术

电感是毫米波集成电路的关键元件之一，毫米波集成电路由于存在各种寄生电感、寄生电容，在流片后，电路的测试结果可能与仿真结果产生较大的偏差，甚至导致芯片不能正常工作。而常用的片上螺旋电感、片上共面波导电感的电感值均无法实现可调，因此设计一种流片后电感值可调的片上电感可根据需要调整芯片的性能，从而提高芯片的良率。

差分模型包括两种大小相等，相位相反的信号。差分模型相比单端模型的优点在于其共模抑制比，使其受环境噪声的影响更小。在高性能模拟和混合信号电路中，差分模型已成为主要选择，差分电感广泛应用于低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器(Mixer)、缓冲器(Buffer)、压控振荡器(VCO)等领域。

近年来虽然也出现一些非标准CMOS工艺的电感值可调的片上电感，但是工艺复杂且成本昂贵。如何采用标准CMOS工艺设计宽可调范围的片上差分电感是目前的研究热点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明针对目前片上差分电感的电感值不可调或者必须采用非标准CMOS工艺设计电感值可调的差分电感的问题，提出一种基于多层共面波导的电感值可调的片上差分电感，可通过改变片上CMOS开关的控制电压来改变差分电感的电感值，从而提高电感值的可调范围。

(二)技术方案

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书并不以名称的差异作为区分组件的方案，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。

本发明提出了一种片上集成差分电感，包括：

采用基于多层共面波导的差分电感，两条差分信号线与接地平面的顶层都处于最顶层金属层上。

所述的两条差分信号线的一端分别连接到一个信号端口，另外一端则连接在一起，并通过一条顶层金属传输线连接到地。

位于两条差分信号线两侧的共面波导的接地平面，由最顶层金属到最底层金属通过层与层之间的过孔电性连接起来，所述的共面波导结构的各金属层形成金属侧墙；

所述的差分信号线之间有4对最顶层金属连接线，每对金属连接线之间用一个片上CMOS开关连接起来，所述的片上CMOS开关的栅极连接到一个直流焊垫上。

通过改变所述的片上CMOS开关的栅极电压，控制CMOS开关的导通或断开状态，实现在不同位置把所述的两条差分信号线连接到地，从而改变所述的差分信号线的长度，因此改变所述的差分电感的电感值。

(三)有益效果

本发明提供一种包含片上CMOS开关的基于多层共面波导的片上差分电感，所述差分信号线之间有多对顶层金属连接线通过片上CMOS开关连接起来，通过改变片上CMOS开关的控制电压来改变每对金属连接线的断开和接通状态，从而改变所述差分信号线的实际长度，进而改变差分电感的电感值，实现所述的差分电感的电感值可调。

附图说明

图1为本发明一个实施例的基质、各层金属、各层金属之间的过孔的横截面示意图。

图2为图1所示的一个实施例的差分电感立体示意图。

图3为图2所示的实施例的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1的100为基质材料，101为最底层金属(金属层一)，102为金属层二，103为金属层三，104为金属层四，105为金属层五，106为金属层六；107为金属层一与基质之间的contact层，108为金属层一与金属层二之间的过孔一，109为金属层二与金属层三之间的过孔二，110为金属层三与金属层四之间的过孔三，111为金属层四与金属层五之间的过孔四，112为金属层五与金属层六之间的过孔五。

图2的104，127分别为所述的多层共面波导，由最顶层金属至最底层金属(金属层一)通过过孔连接起来。117，125分别为所述的差分信号线，由最顶层金属构成。118，119，120与121分别是四个所述的CMOS开关。CMOS开关118的栅极由金属连接线131连接到焊垫126；CMOS开关119的栅极由金属连接线129连接到焊垫113；CMOS开关120的栅极由金属连接线132连接到焊垫128；CMOS开关121的栅极由金属连接线130连接到焊垫115。

通过改变图2的118，119，120与121四个焊垫(Pad)外接的直流电压的大小来控制CMOS开关的导通或者断开，从而控制每个CMOS开关两端所连接的金属线的通断，进而改变所述的差分电感的差分信号线之间的连接位置，也即改变所述差分电感的电感值。

以上所述为本发明专利的一个实施例而已，本发明专利不应该局限于该实施例和附图所公开的内容，比如CMOS开关的结构及参数，连接所述的差分信号线的金属条的对数，所述各对金属连接线在所述的差分信号线上的位置。凡是在不脱离本发明的精神和范围内，完成的些许的更动与润饰，都落入本发明专利保护的范围，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种基于多层共面波导的电感值可调的片上差分电感，其特征在于包括两块由最顶层金属至底层金属通过过孔连接在一起的“金属侧墙”，两条由最顶层金属构成的差分信号线，所述的差分信号线之间有四对由最顶层金属组成的金属线，每对所述金属线之间有一个片上集成CMOS开关，改变所述片上集成CMOS开关的导通或断开状态，可改变所述差分信号线接入地的位置，从而改变所述差分电感的电感值。

2.根据权利要求书1所述的一种基于多层共面波导的电感值可调的片上差分电感，其特征在于两条所述差分信号线中的每一条所述差分信号线的一端分别接信号输入端，另外一端则连接在一起并连接到地。

3.根据权利要求书1所述的一种基于多层共面波导的电感值可调的片上差分电感，其特征在于每个所述片上集成CMOS开关的栅极连接到一个直流电压焊垫。

4.根据权利要求书3所述的一种基于多层共面波导的电感值可调的片上差分电感，其特征在于改变加载在所述直流电压焊垫上的电压，控制CMOS开关的导通或断开状态。