CN106330128A - 实现宽带巴伦的集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种集成电路。实现宽带巴伦的集成电路，包括，输入信号通路，连接于一输入端和一接地端之间；输出信号通路，连接于一第一输出端和一第二输出端之间，与输入信号通路之间耦合实现对输入端输入的信号进行信号转换自第一输出端与第二输出端输出转换后的差分输出信号；输入信号通路与输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一芯片上。本发明实现的巴伦电路带宽相对较宽，可以用于高频，性能稳定，非常适合与其他有源芯片集成，并且成本较低。

Description

实现宽带巴伦的集成电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种集成电路。

背景技术

巴伦作为射频系统中重要的器件之一，在天线、平衡放大器、平衡转换器、平衡混频器中应用广泛，用于在平衡信号和不平衡信号之间进行转换；随着当今通讯技术的发展，通讯容量的不断扩大，要求天线在更宽的频带内工作，对巴伦的工作频带要求越来越宽，然而现有技术中这种巴伦多采用分立器件搭建而成，带宽较窄，且由于在高频时具有分布式效应，无法获得满意的性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种实现宽带巴伦的集成电路，解决以上技术问题；

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

实现宽带巴伦的集成电路，其中，包括，

输入信号通路，连接于一输入端和一接地端之间；

输出信号通路，连接于一第一输出端和一第二输出端之间，与所述输入信号通路之间耦合，实现对所述输入端输入的信号进行信号转换并自所述第一输出端与所述第二输出端输出转换后的差分输出信号；

所述输入信号通路与所述输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一芯片上。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述输入信号通路包括：

第一电感，连接于所述输入端和所述接地端之间；

第一电容，与所述第一电感并联构成一谐振单元。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述输出信号通路包括：

电容支路，包括预定数量且相互串联的电容，所述电容支路连接于所述第一输出端和所述第二输出端之间；

电感支路，与所述电容支路并联，包括预定数量且相互串联的电感，预定位置的所述电感之间相连接的点与接地端连接。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述输入信号通路包括，

第一电感，连接于所述输入端和所述接地端之间；

第一电容，与所述第一电感并联构成一谐振单元；

所述输出信号通路包括，

电容支路，包括串联于所述第一输出端与所述第二输出端之间的第二电容和第三电容；

电感支路，与所述电容支路并联，包括相互串联的第二电感和第三电感，所述第二电感和所述第三电感相连接的点与所述接地端连接；所述第二电感与所述第一电感耦合，所述第三电感与所述第一电感耦合；

所述输入信号通路与所述输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一绝缘基底上。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容于所述绝缘基底上通过集成无源器件工艺形成金属-绝缘体-金属电容。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，一第一线圈于所述绝缘基底上形成所述第一电感，一第二线圈形成于所述绝缘基底上，所述第二线圈的预定位置处与接地端连接，以将所述第二线圈分割为所述第二电感和所述第三电感，所述第二电感和所述第三电感分别与所述第一电感具有至少一个交错部。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述第一线圈和所述第二线圈交叠设置形成八边形结构，所述交错部分别位于所述八边形结构上相对的两个边上，所述输入端、所述第一电容和接地端靠近其中一个所述交错部设置，所述第一输出端、所述第二输出端及所述第二电容和所述第三电容靠近另一个所述交错部设置。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述绝缘基底上还形成有铜金属层，用于制备所述输入信号通路和所述输出信号通路之间的连接线路。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，所述输出信号通路的差分输出阻抗为50欧姆或100欧姆或150欧姆或200欧姆。

有益效果：由于采用以上技术方案，本发明提供一种宽带巴伦的集成电路，可以用于高频，适用的带宽相对较宽，且性能稳定，适合与其他有源芯片集成，并且成本较低。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的版图布局示意图；

图3为本发明的差模幅频曲线和共模幅频曲线图；

图4为本发明的幅频响应曲线图；

图5为本发明的相频响应曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1，实现宽带巴伦的集成电路，其中，包括，

输入信号通路，连接于一输入端Input和一接地端GND之间；

输出信号通路，连接于一第一输出端Output1和一第二输出端Output2之间，与输入信号通路之间耦合，实现对输入端Input输入的信号进行信号转换并自第一输出端Output1与第二输出端Output2输出转换后的差分输出信号；

输入信号通路与输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一芯片上。

巴伦是一种三端口器件，由一个不平衡端口和两个平衡端口组成，两个平衡端口的信号用于输出幅值相同相位相差180度的差分信号，具有阻抗变换、共模抑制，差模输出等功能。本发明通过集成输入信号通路和输出信号通路克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响，改善了高频特性。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，输入信号通路可以包括：

第一电感L1，连接于输入端Input和接地端GND之间；

第一电容C1，与第一电感L1并联构成一谐振单元。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，输出信号通路可以包括：

电容支路，包括预定数量且相互串联的电容，电容支路连接于第一输出端Output1和第二输出端Output2之间；

电感支路，与电容支路并联，包括预定数量且相互串联的电感，预定位置的电感之间相连接的点与接地端连接。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，输入信号通路可以包括，

第一电感L1，连接于输入端Input和接地端GND之间；

第一电容C1，与第一电感L1并联构成一谐振单元；

输出信号通路可以包括，

电容支路，包括串联于第一输出端Output1与第二输出端Output2之间的第二电容C2和第三电容C3；

电感支路，与电容支路并联，包括相互串联的第二电感L2和第三电感L3，第二电感L2和第三电感L3相连接的点与接地端GND连接。

即本发明的输入信号通路由一并联接地谐振单元组成，谐振频率在工作频带内；输出信号通路包括串联且连接点接地的两个电感，第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3以及第二电感L2与第三电感L3中间接地组成一个变压器。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，输入信号通路与输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一绝缘基底上。

具体地，本发明可以采用图2所示的版图布局结构，利用集成无源器件工艺通过四层掩膜版制备本发明的集成电路，包括形成第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的步骤；在绝缘基底上形成铜金属层以制备输入信号通路和输出信号通路之间的连接线路的步骤及在绝缘基底上通过集成无源器件工艺形成交错设置的第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，第一电感L1与第二电感L2耦合；第一电感L1与第三电感L3耦合。第一电感L1与第二电感L2的耦合系数为K1，第一电感L1与第三电感L3的耦合系数为K2。

本发明的第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3可以通过集成无源器件工艺于绝缘基底上形成金属-绝缘体-金属电容。

一第一线圈于绝缘基底上形成第一电感L1，一第二线圈形成于绝缘基底上，第二线圈的预定位置处与接地端GND连接，以将第二线圈分割为第二电感L2和第三电感L3，第二电感L2和第三电感L3分别与第一电感L1具有至少一个交错部。

优选地，第一线圈和第二线圈交叠设置形成八边形结构，交错部分别位于八边形结构上相对的两个边上，其中，输入端Input、第一电容C1和接地端GND靠近其中一个交错部设置，第一输出端Output1、第二输出端Output2及第二电容C2和第三电容C3靠近另一个交错部设置。

现有的集成无源器件工艺包括使用陶瓷为基板的低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技术，利用陶瓷材料作为基板，将电容、电阻等被动元件埋入陶瓷基板中，通过烧结形成集成的陶瓷元件，可大幅缩小元件的空间，然而其实现的巴伦电性能一般，且带宽较窄；本发明采用薄膜集成无源器件工艺，通过曝光、显影、镀膜、扩散、刻蚀等半导体工艺在合适的载体衬底材料上制作各种电容和电感元件以及连接线路，薄膜集成无源器件工艺可以提供紧凑的集成电路产品，具有小型化和提高系统性能的优势，已经成为系统级封装的一个重要实现方式，由于薄膜集成无源器件工艺不属于本发明的改进点，具体工艺方法在此不做赘述。

本发明的实现宽带巴伦的集成电路，上述输出信号通路的差分输出阻抗可以为50欧姆或100欧姆或150欧姆或200欧姆。

结合图3至图5可以看出，本发明的宽带巴伦的集成电路相比现有的巴伦结构，其差模传输、共模抑制衰减有几十dB以上，且能够输出幅度相等、相位相差180度的差分信号；并具有较小的差模插入损耗，且频带较宽。并适合与其他有源芯片集成，且成本较低。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，包括，

输入信号通路，连接于一输入端和一接地端之间；

输出信号通路，连接于一第一输出端和一第二输出端之间，与所述输入信号通路之间耦合，实现对所述输入端输入的信号进行信号转换并自所述第一输出端与所述第二输出端输出转换后的差分输出信号；

所述输入信号通路与所述输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一芯片上。

2.根据权利要求1所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述输入信号通路包括：

第一电感，连接于所述输入端和所述接地端之间；

第一电容，与所述第一电感并联构成一谐振单元。

3.根据权利要求1所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述输出信号通路包括：

电容支路，包括预定数量且相互串联的电容，所述电容支路连接于所述第一输出端和所述第二输出端之间；

电感支路，与所述电容支路并联，包括预定数量且相互串联的电感，预定位置的所述电感之间相连接的点与接地端连接。

4.根据权利要求1所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述输入信号通路包括，

第一电感，连接于所述输入端和所述接地端之间；

第一电容，与所述第一电感并联构成一谐振单元；

所述输出信号通路包括，

电容支路，包括串联于所述第一输出端与所述第二输出端之间的第二电容和第三电容；

电感支路，与所述电容支路并联，包括相互串联的第二电感和第三电感，所述第二电感和所述第三电感相连接的点与所述接地端连接，所述第二电感与所述第一电感耦合，所述第三电感与所述第一电感耦合；

所述输入信号通路与所述输出信号通路通过集成无源器件工艺集成于同一绝缘基底上。

5.根据权利要求4所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容通过集成无源器件工艺于所述绝缘基底上形成金属-绝缘体-金属电容。

6.根据权利要求5所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，一第一线圈于所述绝缘基底上形成所述第一电感，一第二线圈形成于所述绝缘基底上，所述第二线圈的预定位置处与接地端连接，以将所述第二线圈分割为所述第二电感和所述第三电感，所述第二电感和所述第三电感分别与所述第一电感具有至少一个交错部。

7.根据权利要求6所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈交叠设置形成八边形结构，所述交错部分别位于所述八边形结构上相对的两个边上，所述输入端、所述第一电容和接地端靠近其中一个所述交错部设置，所述第一输出端、所述第二输出端及所述第二电容和所述第三电容靠近另一个所述交错部设置。

8.根据权利要求4所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述绝缘基底上还形成有铜金属层，用于制备所述输入信号通路和所述输出信号通路之间的连接线路。

9.根据权利要求1所述的实现宽带巴伦的集成电路，其特征在于，所述输出信号通路的差分输出阻抗为50欧姆或100欧姆或150欧姆或200欧姆。