CN219980795U - 一种巴伦结构电路及信号转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种巴伦结构电路及信号转换装置，属于电子电路技术领域。巴伦结构电路包括：第一线圈、第二线圈、寄生电容以及平衡调整电路；其中，平衡调整电路包括第一电容以及平衡调整结构，第一线圈的第一端用于传输单端信号，第一线圈的第二端通过第一电容接地；第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈中间抽头通过平衡调整结构接地；第一线圈和第二线圈之间通过寄生电容连接。本申请可以避免共模抑制比随着频率增加而降低，可以增大巴伦结构的带宽。

Description

一种巴伦结构电路及信号转换装置

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种巴伦结构电路及信号转换装置。

背景技术

巴伦结构通常会作为变压器被应用于信号转换的装置中，通过巴伦结构可以实现差分信号和单端信号之间的相互转换。

现有技术中采用的巴伦结构，通常是由一个单端接地的初级线圈和一个抽头接地的次级线圈组成。

而该巴伦结构中，由于寄生电容的存在，使得该巴伦结构的共模抑制比随着频率的增加逐渐降低，也即是导致了单端输入信号功率被转换成需求差分信号功率的比例降低，并且，会恶化巴伦结构的带宽。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种巴伦结构电路及信号转换装置，可以避免共模抑制比随着频率增加而降低，可以增大巴伦结构的带宽。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种巴伦结构电路，包括：第一线圈、第二线圈、寄生电容以及平衡调整电路，其中，平衡调整电路包括第一电容以及平衡调整结构；

其中，第一线圈的第一端用于传输单端信号，第一线圈的第二端通过第一电容接地；

第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈中间抽头通过平衡调整结构接地；

第一线圈和第二线圈之间通过寄生电容连接。

可选地，平衡调整结构包括：第二电容以及第一电感；

第二线圈中间抽头与第一电感的第一端连接，第一电感的第二端与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端接地。

可选地，平衡调整结构包括：第二电容以及第一电感；

第二线圈中间抽头与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与第一电感的第一端连接，第一电感的第二端接地。

可选地，第一电感为抽头走线寄生电感或者外接电感。

可选地，平衡调整结构包括：第三电容、第二电感、第三电感以及第四电感；

第二线圈中间抽头与第二电感的第一端连接，第二电感的第二端分别与第三电感的第一端和第四电感的第一端连接，第三电感的第二端与第三电容的第一端连接，第三电容的第二端接地，第四电感的第二端与外接供电偏置连接。

可选地，平衡调整结构还包括：第四电容、第五电容、第五电感、第六电感以及第七电感；

第二线圈中间抽头与第五电感的第一端连接，第五电感的第二端分别与第六电感的第一端和第七电感的第一端连接，第五电感的第二端和第六电感的第二端分别与外接供电偏置连接，第六电感的第二端还与第四电容的第一端连接，第七电感的第二端还与第五电容的第一端连接，第四电容的第二端以及第五电容的第二端接地。

可选地，寄生电容包括：第六电容和第七电容；

第六电容分别连接第一线圈的第一端和第二线圈的第一端；

第七电容分别连接第一线圈的第二端和第二线圈的第二端。

可选地，第一线圈的第一端用于输入单端信号，第二线圈的第一端和第二端用于输出两路差分信号。

可选地，第二线圈的第一端和第二端用于输入两路差分信号，第一线圈的第一端用于输出单端信号。

本申请实施例的另一方面，提供一种信号转换装置，包括：单端信号电路、差分信号电路以及巴伦结构电路；

单端信号电路与巴伦结构电路的第一线圈的第一端连接，差分信号电路与巴伦结构电路的第二线圈的第一端和第二端分别连接。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的一种巴伦结构电路及信号转换装置，其中可以包括第一线圈、第二线圈、第一电容、寄生电容以及平衡调整结构；第一线圈的第一端用于传输单端信号，第一线圈的第二端通过第一电容接地；第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈中间抽头通过平衡调整结构接地；第一线圈和第二线圈之间通过寄生电容连接。其中，通过平衡结构可以避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏置，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的巴伦结构电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第二结构示意图；

图4为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第三结构示意图；

图5为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第四结构示意图；

图6为本申请实施例提供的巴伦结构电路的共模抑制比仿真结果图；

图7为本申请实施例提供的信号转换装置的结构示意图。

图标：100-第一线圈；200-第二线圈；300-寄生电容；400-平衡调整结构；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；C7-第七电容；L1-第一电感；L2-第二电感；L3-第三电感；L4-第四电感；L5-第五电感；L6-第六电感；L7-第七电感；10-巴伦结构电路；20-单端信号电路；30-差分信号电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，现有技术中采用的巴伦结构，通常是由一个单端接地的初级线圈和一个抽头接地的次级线圈组成，巴伦结构通常可以被作为变压器使用。

而该巴伦结构中，由于寄生电容的存在，使得该巴伦结构的共模抑制比随着频率的增加逐渐降低，也即是导致了单端输入信号功率被转换成需求差分信号功率的比例降低，并且，可能会导致巴伦结构的带宽变小。

为了解决现有技术中存在的以上问题，本申请实施例提供了一种巴伦结构电路，下面来具体解释本申请实施例中提供的巴伦结构电路的具体结构关系以及其工作原理。

图1为本申请实施例提供的巴伦结构电路的结构示意图，请参照图1，巴伦结构电路，包括：第一线圈100、第二线圈200、第一电容C1、寄生电容300以及平衡调整结构400。

其中，第一线圈100的第一端用于传输单端信号，第一线圈100的第二端通过第一电容C1接地；第二线圈200的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈200中间抽头通过平衡调整结构400接地；第一线圈100和第二线圈200之间通过寄生电容300连接。

可选地，第一线圈100具体可以是初级线圈，初级线圈的第一端可以实现单端信号的传输，第二线圈200具体可以是次级线圈，次级线圈的第一端和第二端可以实现差分信号的传输。

需要说明的是，巴伦结构电路可以是一个双向的电路，也即是说，第一线圈100所传输的单端信号可以是输入信号，也可以是输出信号；相对应的，第二线圈200所传输的差分信号可以是输出信号，也可以是输入信号。

第一电容C1可以是一个接地电容，可以通过该接地电容来提升共模抑制比。

需要说明的是，共模抑制比(CMRR，Common Mode Rejection Ratio)具体可以是用于反映输入信号的功率被转换成输出信号的功率的比例的一个参数，具体计算公式如下：

CMRR＝N1/N2；

其中，N1可以是差模转换增益，N2可以是共模转换增益，具体可以通过以下方式获取：

N1＝(S21-S31)/2；

N2＝(S21+S31)/2；

也即是说，CMRR＝(S21-S31)/(S21+S31)。

其中，S21可以是第一线圈的单端信号与第二线圈的第一路差分信号传输时的功率；S31可以是第一线圈的单端信号与第二线圈的第二路差分信号传输时的功率。

可选地，寄生电容300可以是连接第一线圈100和第二线圈200的电容，寄生电容300可以包括多个。

可选地，平衡调整结构400可以是用于进行电路中幅度平衡以及相位平衡调整的电路单元，例如：可以由电感、电容等器件组成，通过该电路单元可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏置，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

需要说明的是，在工作的过程中，可以分为两种情况：

情况一：第一线圈100的第一端用于输入单端信号，第二线圈200的第一端和第二端用于输出两路差分信号。

在这种情况下，通过该巴伦结构电路可以实现单端信号到差分信号的转换，在转换的过程中，由于电路结构中存在第一电容C1以及平衡调整结构400，可以在信号转换的过程中，避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏差，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

情况二：第二线圈200的第一端和第二端用于输入两路差分信号，第一线圈100的第一端用于输出单端信号。

在这种情况下，通过该巴伦结构电路可以实现差分信号到单端信号的转换，在转换的过程中，由于电路结构中存在第一电容C1以及平衡调整结构400，可以在信号转换的过程中，避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏差，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

本申请实施例提供的一种巴伦结构电路，其中可以包括第一线圈、第二线圈、第一电容、寄生电容以及平衡调整结构；第一线圈的第一端用于传输单端信号，第一线圈的第二端通过第一电容接地；第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈中间抽头通过平衡调整结构接地；第一线圈和第二线圈之间通过寄生电容连接。其中，通过平衡结构可以避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏置，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

下面来具体解释本申请实施例中提供的巴伦结构电路中的平衡调整结构的具体结构关系和工作原理。

图2为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第一结构示意图，请参照图2，该巴伦结构电路中可以包括第一线圈100、第二线圈200、寄生电容300以及平衡调整电路。其中，平衡调整电路包括：第一电容C1以及平衡调整结构400，平衡调整结构400包括：第二电容C2以及第一电感L1。其中，第二线圈200中间抽头与第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端接地。该结构适用于差分端无需供电偏置的巴伦电路。

可选地，第一电感L1可以是抽头走线寄生电感或者外接电感。

需要说明的是，第二线圈200的中间抽头可以是第二线圈200的线圈中间位置处连出来的导线，电感L以及第二电容C2可以依次与该抽头连接。

在实现巴伦结构的输入输出时，通过第一电容C1，第一电感L1以及第二电容C2可以避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏差，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

图3为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第二结构示意图，请参照图3，该巴伦结构电路中可以包括第一线圈100、第二线圈200、寄生电容300以及平衡调整电路。其中，平衡调整电路包括：第一电容C1以及平衡调整结构400。平衡调整结构400包括：第二电容C2以及第一电感L1。

其中，第二线圈200中间抽头与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端接地。该结构适用于差分端无需供电偏置的巴伦电路。

图4为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第三结构示意图，请参照图4，该巴伦结构电路中可以包括第一线圈100、第二线圈200、寄生电容300以及平衡调整电路。其中，平衡调整电路包括：第一电容C1以及平衡调整结构400。平衡调整结构400包括：第三电容C3，第二电感L2，第三电感L3以及第四电感L4。其中，第二线圈200中间抽头与第二电感L2的第一端连接，第二电感L2的第二端分别与第三电感L3的第一端和第四电感L4的第一端连接，第三电感L3的第二端与第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端接地，第四电感L4的第二端外接供电。该结构适用于差分端需要单端供电偏置的巴伦电路。

图5为本申请实施例提供的巴伦结构电路的第四结构示意图，请参照图5，该巴伦结构电路中可以包括第一线圈100、第二线圈200、寄生电容300以及平衡调整电路。其中，平衡调整电路包括：第一电容C1以及平衡调整结构400，平衡调整结构400包括：第四电容C4，第五电容C5，第五电感L5，第六电感L6以及第七电感L7。其中，第二线圈200中间抽头与第五电感L5的第一端连接，第五电感L5的第二端分别与第六电感L6的第一端和第七电感L7的第一端连接，第六电感L6的第二端与第四电容C4的第一端连接，第七电感L7的第二端与第五电容C5的第一端连接，第四电容C4的第二端和第五电容C5的第二端均接地，第六电感L6的第二端以及第七电感L7的第二端还与外接供电偏置连接。该结构适用于差分端需要双端供电偏置的巴伦电路。

需要说明的是，对于上述图2-图5中任一个电路图中的寄生电容300可以包括：第六电容C6和第七电容C7；第六电容C6分别连接第一线圈100的第一端和第二线圈200的第一端；第七电容C7分别连接第一线圈100的第二端和第二线圈200的第二端。

需要说明的是，由于寄生电容的存在，会导致巴伦结构电路的共模抑制比随着频率的增加逐渐降低，而通过第一电容C1以及平衡调整结构400可以避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏置，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

下面来解释本申请实施例中提供的巴伦结构电路对共模抑制比的影响。

图6为本申请实施例提供的巴伦结构电路的共模抑制比仿真结果图，请参照图6，图6中，横轴可以是巴伦结构电路的工作频率，纵轴可以是共模抑制比的值。

基于图6中所展示的趋势可以得到，相对于现有技术中随着频率的增加逐渐降低而言，基于该巴伦结构电路可以避免共模抑制比随着频率增加而降低，同时也增加了巴伦的带宽。

下面来具体解释本申请实施例中提供的信号转换装置的具体结构关系以及其工作原理。

图7为本申请实施例提供的信号转换装置的结构示意图，请参照图6，信号转换装置，包括：单端信号电路20、差分信号电路30以及巴伦结构电路10；单端信号电路20与巴伦结构电路10的第一线圈的第一端连接，差分信号电路30与巴伦结构电路10的第二线圈的第一端和第二端分别连接。

可选地，信号转换装置可以是应用于无线通信和雷达的射频前端中的装置，具体可以是用在其中的射频、微波或毫米波集成电路中。

单端信号电路20可以是进行一路信号传输的电路，差分信号电路30可以是进行两路信号传输的电路。

通过巴伦结构电路10可以实现单端信号到差分信号之间的相互转换，例如：可以将单端信号转换为差分信号，也可以将差分信号转换为单端信号。

本申请实施例提供的一种信号转换装置，其中的巴伦结构电路可以包括第一线圈、第二线圈、第一电容、寄生电容以及平衡调整结构；第一线圈的第一端用于传输单端信号，第一线圈的第二端通过第一电容接地；第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，第二线圈中间抽头通过平衡调整结构接地；第一线圈和第二线圈之间通过寄生电容连接。其中，通过平衡结构可以避免寄生电容导致的共模抑制比的降低，并且也可以减少电路中幅度平衡位置和相位平衡位置的偏差，从而可以让巴伦结构保持较大的带宽。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巴伦结构电路，其特征在于，包括：第一线圈、第二线圈、寄生电容以及平衡调整电路，其中，所述平衡调整电路包括第一电容以及平衡调整结构；

其中，所述第一线圈的第一端用于传输单端信号，所述第一线圈的第二端通过所述第一电容接地；

所述第二线圈的第一端和第二端分别用于传输两路差分信号，所述第二线圈中间抽头通过所述平衡调整结构接地；

所述第一线圈和所述第二线圈之间通过所述寄生电容连接。

2.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述平衡调整结构包括：第二电容以及第一电感；

所述第二线圈中间抽头与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

3.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述平衡调整结构包括：第二电容以及第一电感；

所述第二线圈中间抽头与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端接地。

4.如权利要求2或3所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述第一电感为抽头走线寄生电感或者外接电感。

5.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述平衡调整结构包括：第三电容、第二电感、第三电感以及第四电感；

所述第二线圈中间抽头与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第三电感的第一端和第四电感的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第四电感的第二端与外接供电偏置连接。

6.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述平衡调整结构还包括：第四电容、第五电容、第五电感、第六电感以及第七电感；

所述第二线圈中间抽头与所述第五电感的第一端连接，所述第五电感的第二端分别与所述第六电感的第一端和第七电感的第一端连接，第五电感的第二端和所述第六电感的第二端分别与外接供电偏置连接，所述第六电感的第二端还与所述第四电容的第一端连接，所述第七电感的第二端还与所述第五电容的第一端连接，所述第四电容的第二端以及所述第五电容的第二端接地。

7.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述寄生电容包括：第六电容和第七电容；

所述第六电容分别连接所述第一线圈的第一端和所述第二线圈的第一端；

所述第七电容分别连接所述第一线圈的第二端和所述第二线圈的第二端。

8.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述第一线圈的第一端用于输入单端信号，所述第二线圈的第一端和第二端用于输出两路差分信号。

9.如权利要求1所述的巴伦结构电路，其特征在于，所述第二线圈的第一端和第二端用于输入两路差分信号，所述第一线圈的第一端用于输出单端信号。

10.一种信号转换装置，其特征在于，包括：单端信号电路、差分信号电路以及如权利要求1-9任一项所述的巴伦结构电路；

所述单端信号电路与所述巴伦结构电路的第一线圈的第一端连接，所述差分信号电路与所述巴伦结构电路的第二线圈的第一端和第二端分别连接。