TWI410987B - 非對稱式差動電感 - Google Patents

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李信宏
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Description

非對稱式差動電感
本案係關於一種差動電感，尤指一種能應用於非對稱之電路設計中的差動電感。
差動電感(differential inductor)是一種用以構成差動放大器的被動元件，而中心抽頭(center-tap)式的差動電感，更是差動電感最為常見的一種設計形式。
第1圖係繪示中心抽頭式的差動電感1之結構示意圖。如圖所示，基板上係具有中央導線10；呈螺旋狀之第一導線11；以及呈螺旋狀之第二導線12，其中，第一導線11兩端係分別具有第一輸入埠110及連接至中央導線10之接點111，第二導線12兩端係分別具有第二輸入埠120及連接至中央導線10之接點121，其中，第一導線11具有跨越該第二導線12之第三導線部13，第二導線12具有跨越該第一導線11之第四導線部14。
然而，由於此種中心抽頭式的差動電感1係為以趨近對稱之導線結構所予以設計者，所以亦僅能適用於對稱之電路設計中，例如適用於具有特殊應用之差動放大器或吉伯特混波器(Gilbert mixer)。因此，若設計者所需的電感為非對稱，即二個電感的感值並非相同時，則需用二個獨立的電感來實現，而如此將使整體電路面積增加，製造商在利用此種中心抽頭式的差動電感1來規劃整體的電路布局時，往往必須預留較大的基板空間方能完成電路布局，而這也間接地增加了製造商的製造成本。
是以，如何提供一種不受限於對稱式的電路設計之電感結構，進而避免前述的種種缺失，遂成為現今業界亟待解決的課題。
鑒於習知技術的種種缺失，本發明的主要目的係在於提供一種非對稱之電路設計中的差動電感。
為了達到上述目的及其它目的，本發明係提供一種非對稱式差動電感，係形成於具有第一輸入點、第二輸入點、接地點及中央導線之基板，其中，該第一輸入點和第二輸入點分別位於該中央導線左右兩側，且該中央導線係具有與該接地點連接之中央接點及遠離該接地點之中央端點，該非對稱式差動電感包括：第一導線，係以跨越該中央導線之形式螺旋形成於該基板上，並具有與該第一輸入點連接之第一接點及與該中央端點連接之第一端點；以及第二導線，係以跨越該中央導線及與該第一導線交錯之形式螺旋形成於該基板上，並具有與該第二輸入點連接之第二接點及與該中央端點連接之第二端點，其中，位於該中央導線左右兩側之該第二導線的部份線段與相對該第一導線右左兩側之部份線段係彼此不對稱。
於一具體實施例中，該第一導線係自該第一接點順時針旋入該第一端點，且第一導線分布於該中央導線左右兩側；該第二導線係自該第二接點逆時針旋入該第二端點，且第二導線分布於該中央導線左右兩側。
另一方面，該第一導線復可包括跨越該第二導線之第一導線部、以及跨越該第二導線及該中央導線之第二導線部。是以，該第一導線係依序自第一導線段、第一導線部、第二導線段及第二導線部旋入該第一端點。此外，該第一導線復包括平行於該中央導線並分設於該中央導線左右兩側之第一導線段及第二導線段；且該第二導線復包括平行於該中央導線並分設於該中央導線右左兩側之第四導線段及第五導線段，其中，該第四導線段與該第一導線段係不對稱於該中央導線，該第五導線段與該第二導線段係不對稱於該中央導線。
再者，該第二導線復可包括跨越該中央導線左側之第一導線的第三導線部和第四導線部，例如跨越該第一導線的第一導線段。從而，該第二導線係依序自第四導線段、第三導線部、第五導線段及第四導線部旋入該第二端點。
此外，該第一導線復包括平行於該中央導線並設於該中央導線左側之第三導線段，且該第二導線復包括平行於該中央導線並設於該中央導線右側之與第六導線段，其中，該第三導線段和第六導線段係對稱於該中央導線。
相較於習知技術，由於本發明係令第一導線之第一導線段與第二導線之第四導線段形成為不對稱於中央導線之形式，且令第一導線之第二導線段與第二導線之第五導線段形成為不對稱於中央導線之形式，所以，係可提供一種非對稱式差動電感，進而免除習知的整體電路佈局中因中心抽頭式的差動電感必須預留較大的基板空間，故可提升電路佈局之彈性。
以下係藉由特定的具體實施型態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施型態加以施行或應用。
請參閱第2圖，係繪示本發明之非對稱式差動電感之結構示意圖。如圖所示，非對稱式差動電感2係形成於具有第一輸入點S1 、第二輸入點S2 、接地點G及中央導線21之基板20，且中央導線21係具有與接地點G連接之中央接點210及遠離接地點G之中央端點211，而該非對稱式差動電感2還包括第一導線22及第二導線23。而第一輸入點S1 和第二輸入點S2 係分別位於該中央導線21的左右兩側。
第一導線22，係以跨越中央導線21之形式螺旋形成於基板20，並具有與第一輸入點S1 連接之第一接點220，及與中央端點211連接之第一端點221，此外，第一導線22係可自第一接點220順時針來回跨越中央導線21並旋入至第一端點221，且可分佈於中央導線21左右兩側。例如可自第一接點220依序形成平行於中央導線21之第一導線段222、第二導線段223、及第三導線段224。
第二導線23，係以跨越中央導線21同時與第一導線22交錯之形式螺旋形成於基板20，並具有與第二輸入點S2 連接之第二接點230，及與中央端點211連接之第二端點231，此外，第二導線23可自第二接點230逆時針來回跨越中央導線21並旋入第二端點231，且可分佈於中央導線21左右兩側，並可自第二接點230依序形成平行於中央導線21之第四導線段232、第五導線段233、及第六導線段234。
其中，位於中央導線21左右兩側之第二導線23的部份線段與相對該第一導線22右左兩側之部份線段，係彼此不對稱。具體地來說，第一導線22之第三導線段224與第二導線23之第六導線段234，係可對稱於中央導線21。而第一導線22之第一導線段222，係可位於第一導線22之第三導線段224及第二導線23之第五導線段233間，且第五導線段233與第一導線段222間間隔之距離，係可大於第三導線段224與第一導線段222間間隔之距離。而第一導線22之第二導線段223，係可位於第二導線23之第四導線段232及第二導線23之第六導線段234間，且第四導線段232與第二導線段223間間隔之距離，係可大於第六導線段234與第二導線段223間間隔之距離。換言之，以中央導線21觀之，第四導線段232係可不對稱於第一導線段222，且第五導線段233係可不對稱於第二導線段223。
再者，第一導線22復可包括位於第一導線段222及第二導線段223間並跨越第二導線23之第一導線部225，以及位於第二導線段223及第三導線段224間並跨越第二導線23及中央導線21之第二導線部226，且第二導線部226位於基板20上的約呈水平位置，係可介於第一導線部225及第一接點220間。
其次，第二導線23復可包括位於第四導線段232及第五導線段233間並跨越第一導線22之第三導線部235，以及位於第五導線段233及第六導線段234間並跨越第一導線22之第四導線部236，且第四導線部236位於基板20上的水平位置，係可介於第三導線部235及第二接點230間。
依上所述，第一導線22係可依序自第一導線段222、第一導線部225、第二導線段223及第二導線部226旋入該第一端點221，且第二導線23係可依序自第四導線段232、第三導線部235、第五導線段233及第四導線部236旋入該第二端點231。
實際實施時，訊號會分別由第一輸入點S1 及第二輸入點S2 輸入，其中，由第一輸入點S1 輸入之訊號會於第一導線22上流通，並依序通過第一導線段222、第一導線部225、第二導線段223、第二導線部226、第三導線段224，並由中央導線21輸出至接地點G。而由第二輸入點S2 輸入之訊號則會於第二導線23上流通，並依序通過第四導線段232、第三導線部235、第五導線段233、第四導線部236、第六導線段234，並由中央導線21輸出至接地點G。而由於電感值係正比於導線迴圈面積之大小，故，第二導線23提供的電感會大於第一導線22提供的電感。
相較於習知技術，由於本發明係可令第一導線之第一導線段與第二導線之第四導線段形成為不對稱於中央導線之形式，且令第一導線之第二導線段與第二導線之第五導線段形成為不對稱於中央導線之形式，所以，係可令第二導線形成的電感值大於第一導線形成的電感值，進而提供一種非對稱式差動電感，同時一併免除習知的整體電路佈局中因中心抽頭式的差動電感而受到的種種限制，從而節省基板空間，以利於電路布局。
上述實施型態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施型態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1．．．中心抽頭式的差動電感
10．．．中央導線
11．．．第一導線
110．．．第一輸入埠
111．．．接點
12．．．第二導線
120．．．第二輸入埠
121．．．接點
13．．．第三導線部
14．．．第四導線部
2．．．非對稱式差動電感
20．．．基板
21．．．中央導線
210．．．中央接點
211．．．中央端點
22．．．第一導線
220．．．第一接點
221．．．第一端點
222．．．第一導線段
223．．．第二導線段
224．．．第三導線段
225．．．第一導線部
226．．．第二導線部
23．．．第二導線
230．．．第二接點
231．．．第二端點
232．．．第四導線段
233．．．第五導線段
234．．．第六導線段
235．．．第三導線部
236．．．第四導線部
G．．．接地點
S1 ．．．第一輸入點
S2 ．．．第二輸入點
第1圖係為習知的中心抽頭式的差動電感之結構示意圖；以及
第2圖係為本發明的非對稱式差動電感之結構示意圖。
2．．．非對稱式差動電感
20．．．基板
21．．．中央導線
210．．．中央接點
211．．．中央端點
22．．．第一導線
220．．．第一接點
221．．．第一端點
222．．．第一導線段
223．．．第二導線段
224．．．第三導線段
225．．．第一導線部
226．．．第二導線部
23．．．第二導線
230．．．第二接點
231．．．第二端點
232．．．第四導線段
233．．．第五導線段
234．．．第六導線段
235．．．第三導線部
236．．．第四導線部
G．．．接地點
S1 ．．．第一輸入點
S2 ．．．第二輸入點

Claims (11)

  1. 一種非對稱式差動電感，係形成於具有第一輸入點、第二輸入點、接地點及中央導線之基板，其中，該第一輸入點和第二輸入點分別位於該中央導線左右兩側，且該中央導線係具有與該接地點連接之中央接點及遠離該接地點之中央端點，該非對稱式差動電感包括：第一導線，係以跨越該中央導線之形式螺旋形成於該基板上，並具有與該第一輸入點連接之第一接點及與該中央端點連接之第一端點；以及第二導線，係以跨越該中央導線及與該第一導線交錯之形式螺旋形成於該基板上，並具有與該第二輸入點連接之第二接點及與該中央端點連接之第二端點，其中，位於該中央導線左右兩側之該第二導線的部份線段與相對該第一導線右左兩側之部份線段係彼此不對稱。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線係自該第一接點順時針旋入該第一端點，且第一導線分布於該中央導線左右兩側；該第二導線係自該第二接點逆時針旋入該第二端點，且第二導線分布於該中央導線左右兩側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之非對稱式差動電感，其中，該第二導線復包括跨越位於該中央導線左側之第一導線的第三導線部和第四導線部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線復包括跨越該第二導線之第一導線部、以及跨越該第二導線及該中央導線之第二導線部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線復包括平行於該中央導線並分設於該中央導線左右兩側之第一導線段及第二導線段；且該第二導線復包括平行於該中央導線並分設於該中央導線右左兩側之第四導線段及第五導線段，其中，該第四導線段與該第一導線段係不對稱於該中央導線，該第五導線段與該第二導線段係不對稱於該中央導線。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線係依序自第一導線段、第一導線部、第二導線段及第二導線部旋入該第一端點。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之非對稱式差動電感，其中，該第二導線復包括跨越該第一導線段的第三導線部和第四導線部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之非對稱式差動電感，其中，該第二導線係依序自第四導線段、第三導線部、第五導線段及第四導線部旋入該第二端點。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線復包括平行於該中央導線並設於該中央導線左側之第三導線段，且該第二導線復包括平行於該中央導線並設於該中央導線右側之與第六導線段，其中，該第三導線段和第六導線段係對稱於該中央導線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之非對稱式差動電感，其中，該第一導線段係位於該第三導線段及第五導線段間，且該第五導線段與該第一導線段間間隔之距離，係大於該第三導線段與該第一導線段間間隔之距離。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之非對稱式差動電感，其中，該第二導線段係位於該第四導線段及第六導線段間，且該第四導線段與該第二導線段間間隔之距離，係大於該第六導線段與該第二導線段間間隔之距離。
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