KR100778095B1 - Differential transmission line inductor - Google Patents

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홍성철
박창근
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Abstract

A differential transmission line inductor is provided to increase the whole inductance value by making a direction of an electric current flowing through two transmission line inductors in equal. A coupler (331,332) comprises two transmission line inductors, in which the transmission line inductors are disposed in parallel so that a direction an electric current flowing through the transmission line inductors is equal to each other. Each of the transmission line inductors is formed in a straight shape, or is formed in a spiral shape, in such a manner that the electric current flowing through the opposite portion has the same flow direction.

Description

전송선을 이용한 차동 인덕터{Differential transmission line inductor}Differential Transmission Line Inductor

도 1은 차동증폭기가 포함된 집적회로에 사용되는 종래의 차동 인덕터를 설명하기 위한 회로도;1 is a circuit diagram illustrating a conventional differential inductor used in an integrated circuit including a differential amplifier;

도 2는 본 발명에 따른 차동 인덕터를 설명하기 위한 회로도;2 is a circuit diagram for explaining a differential inductor according to the present invention;

도 3은 도 2의 차동 인덕터(231, 232)의 예로서 직선형태의 전송선 인덕터(331, 332)가 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면;FIG. 3 is a view for explaining a case in which transmission line inductors 331 and 332 having a linear shape are installed as examples of the differential inductors 231 and 232 of FIG. 2;

도 4는 도2의 차동 인덕터(231, 232)의 다른 예로서 나선형 전송선 인덕터(431, 432)가 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면;4 is a view for explaining the case where the spiral transmission line inductors 431 and 432 are installed as another example of the differential inductors 231 and 232 of FIG.

도 5는 도 4의 나선형 전송선 인덕터(431)의 자체 특성을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 5 is a diagram for describing self characteristics of the spiral transmission line inductor 431 of FIG. 4.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명><Description of reference numbers for the main parts of the drawings>

210: 변압기 220, 240: 증폭단210: transformer 220, 240: amplification stage

230: 정합회로 250: 출력단230: matching circuit 250: output terminal

231, 232, 331, 332, 431, 432: 인덕터231, 232, 331, 332, 431, 432: inductors

본 발명은 전송선을 이용한 차동 인덕터에 관한 것으로서, 특히 좁은 면적에서도 큰 인덕턴스값을 얻을 수 있는 차동 인덕터에 관한 것이다. The present invention relates to a differential inductor using a transmission line, and more particularly to a differential inductor capable of obtaining a large inductance value even in a small area.

무선통신 시스템용 고주파 집적회로에서 회로의 성능을 가장 저하시키는 소자는 인덕터이다. 따라서 인덕터에 의한 고주파 회로의 전력손실을 줄이고 인덕턴스값을 증가시키기 위한 여러 시도가 있었다. In the high frequency integrated circuit for wireless communication system, the inductor is the device that degrades the performance of the circuit the most. Therefore, several attempts have been made to reduce the power loss of the high frequency circuit by the inductor and to increase the inductance value.

MEMS를 이용하는 기술은 생산단가를 높이고 다른 소자와의 집적화가 어렵다는 문제점을 가지고 있으며, 본드 와이어(bond-wire)를 이용하는 기술은 본드 와이어의 형성과정에서 발생하는 낮은 재현성에 의하여 정확한 인덕턴스값을 기대하기가 힘들어 신뢰성에 문제가 있게 된다. The technology using MEMS has a problem of increasing production cost and difficulty in integrating with other devices, and the technology using bond-wire expects accurate inductance value due to the low reproducibility generated during the formation of the bond wire. It is difficult to have a reliability problem.

도 1은 차동증폭기가 포함된 집적회로에 사용되는 종래의 차동 인덕터를 설명하기 위한 회로도이다. 도 1을 참조하면, 변압기(210)를 통하여 입력된 각각의 차동신호는 제1증폭단(220)에서 증폭되고 제2증폭단(240)에서 다시 증폭되어 출력단(250)으로 출력된다. 이 때 일반적으로 제1증폭단(220)의 출력과 제2증폭단(240)의 입력 사이에 정합회로(230)가 설치된다. 정합회로(230)에는 커패시터(미도시)와 인덕터(231, 232)가 포함된다. 차동 인덕터(231, 232)는 두 개가 커플러(coupler)를 이룬다. 1 is a circuit diagram illustrating a conventional differential inductor used in an integrated circuit including a differential amplifier. Referring to FIG. 1, each differential signal input through the transformer 210 is amplified by the first amplifier stage 220, amplified by the second amplifier stage 240, and output to the output stage 250. In this case, a matching circuit 230 is generally provided between the output of the first amplifier stage 220 and the input of the second amplifier stage 240. The matching circuit 230 includes a capacitor (not shown) and inductors 231 and 232. Two differential inductors 231 and 232 form a coupler.

차동 인덕터(231, 232)는 서로 평행하게 설치되지만 흐르는 전류의 방향은 반대이다. 차동 인덕터(231, 232) 중의 어느 하나에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 형성되고 이러한 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 유도전류가 흐른다. 이러한 유도전류에 의해서 나머지 하나의 인덕터에는 처음보다 더 많은 전류가 흐른다. 따라서 전체적인 인덕턴스가 감소한다. The differential inductors 231 and 232 are installed parallel to each other, but the direction of the flowing current is reversed. When a current flows in one of the differential inductors 231 and 232, a magnetic field is formed around the inductor and an induced current flows in a direction that prevents the change of the magnetic field. This induced current causes more current to flow in the other inductor than the first time. Thus, the overall inductance is reduced.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고주파 집적회로에 있어서 작은 면적에서도 큰 인덕턴스값을 얻을 수 있는 차동 인덕터를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a differential inductor capable of obtaining a large inductance value even in a small area in a high frequency integrated circuit.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차동 인덕터는, 두 개의 전송선 인덕터가 커플러를 이루되, 두 개의 전송선 인덕터에 흐르는 전류의 방향이 서로 같도록 상기 두 개의 전송선 인덕터가 서로 나란하게 설치되는 것을 특징으로 한다. In the differential inductor according to the present invention for achieving the above technical problem, the two transmission line inductor is a coupler, the two transmission line inductor is installed side by side so that the direction of the current flowing through the two transmission line inductor are the same. It features.

상기 전송선 인덕터 각각은 직선형태를 할 수도 있으며, 나선형태를 할 수도 있다. 나선형태를 하는 경우에는 서로 마주보는 부분에 흐르는 전류의 방향이 갖도록 상기 전송선 인덕터를 설치한다. Each of the transmission line inductors may have a straight line shape or a spiral shape. In the case of the spiral shape, the transmission line inductor is provided so that the direction of the current flowing in the parts facing each other is provided.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to these examples.

도 2는 본 발명에 따른 차동인덕터를 설명하기 위한 회로도로서, 정합회로(230)의 구체적인 구성을 제외하고는 도 1과 동일하다. 도 2를 참조하면, 도 1과 달리 정합회로(230) 내에 설치되는 차동 인덕터(231, 232)는 차동신호 특성에 의하여 두 개의 인덕터(231, 232)에 흐르는 전류의 방향이 동일하다. 따라서 하나의 인덕터에 의한 유도전류에 의하여 나머지 인덕터에는 전류가 잘 흐르지 못하게 되어 전체적인 인덕턴스값이 증가하게 된다. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a differential inductor according to the present invention and is the same as FIG. 1 except for a specific configuration of the matching circuit 230. Referring to FIG. 2, unlike in FIG. 1, the inductors 231 and 232 installed in the matching circuit 230 have the same direction of current flowing through the two inductors 231 and 232 due to the differential signal characteristics. Therefore, the current does not flow well to the other inductors due to the induction current by one inductor, thereby increasing the overall inductance value.

도 3은 도 2의 차동 인덕터(231, 232)의 예로서 직선형태의 전송선 인덕터(331, 332)가 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 직선형태의 전송선 인덕터(331, 332) 두 개를 서로 같은 방향으로 전류가 흐르도록 평행하게 설치하면 상술한 바와 같이 전체적인 인덕턴스가 증가하게 된다. FIG. 3 is a diagram for describing a case in which linear transmission line inductors 331 and 332 are installed as examples of the differential inductors 231 and 232 of FIG. 2. If two linear transmission line inductors 331 and 332 are installed in parallel so that current flows in the same direction, the overall inductance increases as described above.

도 4는 도2의 차동 인덕터(231, 232)의 다른 예로서 나선형 전송선 인덕터(431, 432)가 설치되는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우는 참조부호 A로 표시한 바와 같이 서로 마주보는 부분에 흐르는 전류의 방향이 갖도록 설치되어야 상술한 효과를 얻을 수 있다. 4 is a diagram for describing a case in which spiral transmission line inductors 431 and 432 are installed as another example of the differential inductors 231 and 232 of FIG. 2. In this case, as indicated by reference numeral A, the above-described effects must be provided so as to have directions of currents flowing in the parts facing each other.

도 5는 도 4의 나선형 전송선 인덕터(431, 432)의 자체 특성을 설명하기 위한 도면이다. 나선형 전송선 인덕터(431)는 참조부호 B로 표시한 바와 같이 평행하게 가까이 위치한 전송선에 흐르는 전류의 방향이 동일하다. 따라서 이들의 상호작 용에 의하여 전체적인 인덕턴스값이 증가하고, 따라서 감은횟수를 늘릴수록 이러한 인덕턴스값의 더욱 증가하게 된다. FIG. 5 is a diagram illustrating self characteristics of the spiral transmission line inductors 431 and 432 of FIG. 4. The spiral transmission line inductor 431 has the same direction of current flowing in the transmission lines located in parallel, as indicated by the reference B. Therefore, the overall inductance value increases due to their interaction, and as the number of turns increases, the inductance value increases further.

따라서 도 4에서와 같이 나선형 전송선 인덕터(431, 432)를 설치하면, 나선형 전송선 인덕터(431, 432) 자체의 특성 뿐만 아니라 이들의 상호작용에 의하여 인덕턴스값이 크게 증가한다. Therefore, as shown in FIG. 4, when the spiral transmission line inductors 431 and 432 are provided, the inductance value increases not only by the characteristics of the spiral transmission line inductors 431 and 432 but also by their interaction.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 커플러를 이루는 두 개의 전송선 인덕터에 흐르는 전류의 방향이 같기 때문에 이들의 상호작용에 의하여 전체 인덕턴스값이 상승하게 된다. 따라서 작은 면적에서도 큰 인덕턴스값을 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, since the direction of the current flowing through the two transmission line inductors constituting the coupler is the same, the overall inductance value increases due to their interaction. Therefore, a large inductance value can be obtained even in a small area.

Claims (3)

두 개의 전송선 인덕터가 커플러를 이루되, 두 개의 전송선 인덕터에 흐르는 전류의 방향이 서로 같도록 상기 두 개의 전송선 인덕터가 서로 나란하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 인덕터. Two transmission line inductors form a coupler, wherein the two transmission line inductors are installed in parallel with each other such that the direction of current flowing through the two transmission line inductors is the same. 제1항에 있어서, 상기 전송선 인덕터 각각이 직선형태를 하는 것을 특징으로 하는 차동 인덕터. The differential inductor of claim 1, wherein each of the transmission line inductors has a straight line shape. 제1항에 있어서, 상기 전송선 인덕터 각각이 나선형태를 하며, 서로 마주보는 부분에 흐르는 전류의 방향이 갖도록 상기 전송선 인덕터가 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 인덕터. The differential inductor of claim 1, wherein each of the transmission line inductors is helical, and the transmission line inductors are provided to have directions of currents flowing in portions facing each other.
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