CN201000807Y - 对称式差动电感结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种对称式差动电感结构，包括第一螺旋状导线、第二螺旋状导线与内接导线。第一螺旋状导线设置于基底且具有第一端与第二端，第二端旋入第一螺旋状导线的内部。第二螺旋状导线与第一螺旋状导线相互缠绕且对称于对称轴，第二螺旋状导线具有第三端与第四端，第四端旋入第二螺旋状导线的内部且与第一螺旋状导线的第二端相连接。内接导线位于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线内部，且内接导线与第一螺旋状导线及第二螺旋状导线的最内圈并联。本实用新型所述的对称式差动电感结构，可以减缓导体损耗的发生。进而在适当的频率范围内，增加电感结构的品质因子，并提升其效能。

Description

对称式差动电感结构

技术领域

本实用新型是有关于一种电感结构，且特别是有关于一种对称式差动电感结构。

背景技术

电感器是非常重要的被动元件，常被应用于射频(radiofrequency，RF)电路、压控振荡器(voltage controlled oscillator，VCO)、低噪放大器(low noise amplifier，LNA)或是功率放大器(power amplifier，PA)等产品。

依信号传输的方式，电感器又可以分为单端(single-ended)电感器以及差动式(differential)电感器。其中，差动式电感器通常是对称式的螺旋回圈结构。图1所绘示为已知的差动式电感器的俯视图。请参照图1，差动式电感器100具有两个端口(port)102、104。施加于端口102的电压与施加于104的电压为电性相反且绝对值相同的电压。差动式电感器100的特征在于，自端口102与端口104起，越往导线内圈，电压绝对值就越小，且在点106处会出现虚拟接地，其电压值为0。

电感的大小通常与导线缠绕的圈数、几何形状以及磁芯的材料有关。品质因子(quality factor，Q factor)，即Q值，则是判定电感器效能优劣的重要指标。品质因子的通式如下：

Q＝(储存电能)/(消耗电能)

由上述通式可知，Q值越大就代表能量的损耗越小，也因此电感器的效能就会越好，增加储存的电能或是减少消耗的电能皆可提高Q值，以提高电感器的效能。

随着半导体元件的集成度日益密集，这使得电感器的品质因子不佳，因此，如何提高电感器的品质因子是各界关注的重要议题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种对称式差动电感结构，其具有较佳的品质因子。

本实用新型的目的就是提供一种对称式差动电感结构，此对称式差动电感结构包括第一螺旋状导线、第二螺旋状导线以及内接导线。第一螺旋状导线设置于基底上，其具有第一端与第二端，第二端旋入第一螺旋状导线的内部。第二螺旋状导线与第一螺旋状导线相互缠绕且对称于对称轴，第二螺旋状导线具有第三端与第四端，第四端旋入第二螺旋状导线的内部，且与第一螺旋状导线的第二端相连接。内接导线位于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线的内部，且内接导线与第一螺旋状导线及第二螺旋状导线的最内圈并联。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的第一螺旋状导线与第二螺旋状导线相互缠绕的方式例如是第一螺旋状导线与第二螺旋状导线在对称轴上进行交错。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线具有第五端与第六端，且第五端与第六端分别连接于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线的最内圈。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的第一螺旋状导线与第二螺旋状导线在交错处互不接触。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线分别与第一螺旋状导线以及第二螺旋状导线的最内圈平行。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线的材料例如是金属。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的施加于第一端的电压与施加于第三端的电压为电性相反且绝对值相等的电压。

本实用新型的另一目的就是提供一种对称式差动电感结构，此对称式差动电感结构包括第一螺旋状导线、第二螺旋状导线与两条外接导线。第一螺旋状导线设置于基底上，其具有第一端与第二端，第二端旋入第一螺旋状导线的内部。第二螺旋状导线与第一螺旋状导线相互缠绕且对称于对称轴，第二螺旋状导线具有第三端与第四端，第四端旋入第二螺旋状导线的内部且与第一螺旋状导线的第二端相连接。外接导线分别位于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线外侧，外接导线分别与第一螺旋状导线以及第二螺旋状导线的最外圈并联。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的第一螺旋状导线与第二螺旋状导线相互缠绕的方式例如是第一螺旋状导线与第二螺旋状导线在对称轴上进行交错。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的外接导线分别具有第五端、第六端以及第七端、第八端，且第五端与第六端和第一螺旋状导线的最外圈相连接，第七端与第八端和第二螺旋状导线的最外圈相连接。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的第一螺旋状导线与第二螺旋状导线在交错处互不接触。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的外接导线分别与第一螺旋状导线以及第二螺旋状导线的最外圈平行。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的外接导线的材料例如是金属。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的施加于第一端与施加于第三端的电压为电性相反且绝对值相等的电压。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的对称式差动电感结构更包括内接导线，其中内接导线位于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线内部，且内接导线与第一螺旋状导线以及第二螺旋状导线的最内圈并联。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线具有第九端与第十端，且第九端与第十端分别连接于第一螺旋状导线与第二螺旋状导线的最内圈。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线分别与第一螺旋状导线与第二螺旋状导线的最内圈平行。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，上述的内接导线的材料例如是金属。

本实用新型的对称式差动电感结构，依照导线的连接方式，可以分为三种结构。第一种结构是在一对螺旋状导线的最内圈并联一条内接导线；第二种结构是在螺旋状导线的最外圈并联一对外接导线；而第三种结构则是同时在螺旋状导线的最内圈并联一条内接导线，以及最外圈并联一对外接导线。

在第一种结构当中，由于在螺旋状导线的最内圈并联一条内接导线可以明显改善导体损耗(conductor loss)的状况，而且寄生电容并不会增加，因此，本结构不论在高频或低频的频率范围中，皆可以得到较佳的品质因子。

在第二种结构当中，外接导线是连接于螺旋状导线的最外圈，由于最外圈的电压较大且电场较强，因此外接导线可能会与基底产生寄生电容，而造成电能的损耗。然而，由于在螺旋状导线的最外圈并联一对外接导线可以减少导体损耗的情况。因此，虽然第二种结构可能会造成电能的损耗，但是在频率较低的范围当中，仍可以获致较好的品质因子，而具有较佳的效能。

在第三种结构当中，是分别在螺旋状导线的最内圈以及最外圈皆并联导线，此种设计方式可以将上述两种结构的效果相加成，因此，不论在高频或低频的频率范围当中，皆可获取良好的品质因子。

本实用新型所述的对称式差动电感结构，可以减缓导体损耗的发生，进而在适当的频率范围内，增加电感结构的品质因子，并提升其效能。

附图说明

图1是绘示为已知的差动式电感器的俯视图。

图2是依照本实用新型的第一实施例的一种对称式差动电感结构俯视图。

图3是依照本实用新型的第二实施例的一种对称式差动电感结构俯视图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图2绘示本实用新型第一实施例的一种对称式差动电感结构俯视图。请参照图2，对称式差动电感结构201设置于基底200上且包括第一螺旋状导线202、第二螺旋状导线204与内接导线206。

第一螺旋状导线202具有第一端208与第二端210，第二端210例如是以顺时针方向旋入第一螺旋状导线202的内部。第一螺旋状导线202的材料例如是金属。

第二螺旋状导线204具有第三端212与第四端214。第四端214例如是以逆时针方向旋入第二螺旋状导线204的内部，并且第四端214会与第二端210相连接。第二螺旋状导线204的材料例如是金属。

承上述，施加于第一端208的电压与施加于第三端212的电压为电性相反且绝对值相等的电压，而在第二端210与第四端214连接处会出现虚拟接地的情况。第二螺旋状导线204与第一螺旋状导线202相互缠绕并且对称于对称轴216。第一螺旋状导线202与第二螺旋状导线204相互缠绕的方式例如是在对称轴216上进行交错并且在交错处互不接触。举例来说，第二螺旋状导线204例如是在交错处通过介层窗215、217、219、221与导线223、225越过第一螺旋状导线202下方。

请继续参照图2，内接导线206位于第一螺旋状导线202与第二螺旋状导线204的内部，且内接导线206与第一螺旋状导线202及第二螺旋状导线204的最内圈并联。内接导线206具有第五端218与第六端220，第五端218与第六端220分别连接于第一螺旋状导线202与第二螺旋状导线204的最内圈，其连接处例如是在两导线的最内圈的交错处附近。内接导线206的材料例如是金属，且内接导线206与第一螺旋状导线202以及第二螺旋状导线204的最内圈相互平行。

由于此对称式差动电感结构201在最内圈并联一条内接导线206，此内接导线206可以显著地改善导体损耗的问题，并且不会增大金属与基底200间的寄生电容值，所以，无论在低频或是高频的频率范围之内都可以有较佳的品质因子。

值得注意的是，在上述实施例中，对称式差动电感结构201是以三圈的螺旋回圈结构为例进行说明，但本实用新型的对称式差动电感结构201并不限于上述的结构，本领域技术人员可依照实际需求对对称式差动电感结构201的圈数进行调整。

图3绘示本实用新型第二实施例的一种对称式差动电感结构俯视图。请参照图3，对称式差动电感结构301设置于基底300上且包括第一螺旋状导线302、第二螺旋状导线304与一对外接导线306、308。

第一螺旋状导线302具有第一端310与第二端312。在本实施例中，第二端312以顺时针方向旋入第一螺旋状导线302的内部。第一螺旋状导线302的材料例如是金属。

第二螺旋状导线304具有第三端314与第四端316，第四端316以逆时针方向旋入第二螺旋状导线304并且与第一螺旋状导线302的第二端312相连接。第二螺旋状导线304的材料例如是金属。

承上述，而施加于第一端310的电压与施加于第三端314的电压为电性相反且绝对值相等的电压，而在第二端312与第四端316连接处会出现虚拟接地的情况。第二螺旋状导线304与第一螺旋状导线302相互缠绕并且对称于对称轴318。第二螺旋状导线304与第一螺旋状导线302相互缠绕的方式例如是在对称轴318上进行交错，且在交错处互不接触。举例来说，第二螺旋状导线304例如是在交错处通过介层窗315、317、319、321与导线323、325越过第一螺旋状导线302下方。

请继续参照图3，外接导线306、308则是分别位于第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304的外侧，并且和第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304的最外圈并联。

外接导线306与第一螺旋状导线302的最外圈平行，外接导线308与第二螺旋状导线304的最外圈平行。外接导线306具有第五端320与第六端322，第五端320与第六端322分别与第一螺旋状导线302的最外圈相连接。外接导线308具有第七端324与第八端326，第七端324与第八端326分别与第二螺旋状导线304的最外圈相连接。外接导线306、308的材料例如是金属。虽然，外接导线306、308可能使得电场增大并且增加金属与基底300之间的电容值，但是在第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304的最外圈分别并联外接导线306与308，可以减少导体的损耗。因此，整体来说，具有外接导线306、308的对称式差动电感结构301在频率较低的范围中，仍可以得到良好的品质因子。

请继续参考图3，对称式差动电感结构301更可以在第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304所形成的最内圈并联一条内接导线328。内接导线328具有第九端330与第十端332。内接导线328的第九端330与第十端332分别与第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304的最内圈相连接，例如是在两导线的最内圈的交错处附近。内接导线328分别与第一螺旋状导线302以及第二螺旋状导线304的最内圈平行。内接导线328的材料例如是金属。

在第一螺旋状导线302与第二螺旋状导线304的最外圈以及最内圈分别并联一对外接导线306、308与内接导线328，可以有效地抑制导体损耗的情形，所以，无论在低频或者高频的频率范围中，品质因子都可以获得改善。

值得注意的是，在上述实施例中，对称式差动电感结构301是以三圈的螺旋回圈结构为例进行说明，但本实用新型的对称式差动电感结构301并不限于上述的结构，本领域技术人员可依照实际需求对对称式差动电感结构301的圈数进行调整。

综上所述，本实用新型的对称式差动电感结构，是于螺旋状导线的最外圈或最内圈并联一对或一条导线，因此，可以减缓导体损耗的发生。进而在适当的频率范围内，增加电感结构的品质因子，并提升其效能。

虽然本实用新型已通过较佳实施例说明如上，但该较佳实施例并非用以限定本实用新型。本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种更改和补充，因此本实用新型的保护范围以权利要求书的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

100：差动式电感器

102、104：端口

106：点

200、300：基底

201、301：对称式差动电感结构

202、302：第一螺旋状导线

204、304：第二螺旋状导线

206、328：内接导线

208、310：第一端

210、312：第二端

212、314：第三端

214、316：第四端

215、217、219、221、315、317、319、321：介层窗

216、318：对称轴

218、320：第五端

220、322：第六端

223、225、323、325：导线

306、308：外接导线

324：第七端

326：第八端

330：第九端

332：第十端

Claims (10)

1.一种对称式差动电感结构，其特征在于，该对称式差动电感结构包括：

一第一螺旋状导线，设置于一基底，具有一第一端与一第二端，该第二端旋入该第一螺旋状导线的内部；

一第二螺旋状导线，与该第一螺旋状导线相互缠绕且对称于一对称轴，该第二螺旋状导线具有一第三端与一第四端，该第四端旋入该第二螺旋状导线的内部且与该第一螺旋状导线的该第二端相连接；以及

一内接导线，位于该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线内部，且该内接导线与该第一螺旋状导线及该第二螺旋状导线的最内圈并联。

2.根据权利要求1所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线相互缠绕的方式包括该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线在该对称轴上进行交错。

3.根据权利要求1所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该内接导线具有一第五端与一第六端，且该第五端与该第六端分别连接于该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线的最内圈；其中该内接导线分别与该第一螺旋状导线以及该第二螺旋状导线的最内圈平行。

4.一种对称式差动电感结构，其特征在于，该对称式差动电感结构包括：

一第一螺旋状导线，设置于一基底，具有一第一端与一第二端，该第二端旋入该第一螺旋状导线的内部；

一第二螺旋状导线，与该第一螺旋状导线相互缠绕且对称于一对称轴，该第二螺旋状导线具有一第三端与一第四端，该第四端旋入该第二螺旋状导线的内部且与该第一螺旋状导线的该第二端相连接；以及

一对外接导线，分别位于该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线外侧，该对外接导线分别与该第一螺旋状导线以及该第二螺旋状导线的最外圈并联。

5.根据权利要求4所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线相互缠绕的方式包括该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线在该对称轴上进行交错。

6.根据权利要求4所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该对外接导线分别具有一第五端、一第六端以及一第七端、一第八端，且该第五端与该第六端和该第一螺旋状导线的最外圈相连接，该第七端与该第八端和该第二螺旋状导线的最外圈相连接。

7.根据权利要求4所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该对外接导线分别与该第一螺旋状导线以及该第二螺旋状导线的最外圈平行。

8.根据权利要求4所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该对称式差动电感结构更包括一内接导线，其中该内接导线位于该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线内部，且该内接导线与该第一螺旋状导线及该第二螺旋状导线的最内圈并联。

9.根据权利要求8所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该内接导线具有一第九端与一第十端，且该第九端与该第十端分别连接于该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线的最内圈。

10.根据权利要求8所述的对称式差动电感结构，其特征在于，该内接导线分别与该第一螺旋状导线与该第二螺旋状导线的最内圈平行。

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