开关电感器装置和振荡器装置制造方法及图纸

技术编号:21853661 阅读:26 留言:0更新日期:2019-08-14 01:06
本发明专利技术公开一种开关电感器装置和振荡器装置,所述开关电感器装置具有第一端口和第二端口,包括:第一电感器,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;以及第二电感器以及与所述第二电感器串联连接的开关电路,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;其中,当所述开关电路接通时,所述第一电感器和所述第二电感器并联连接。当开关电路导通时,所述开关电感器装置提供的电感值为第一电感器与第二电感器并联后的电感值;当开关电路断开时,所述开关电感器装置提供的电感值为第一电感器的电感值;因此本发明专利技术中的开关电感器装置可以根据不同的需求来提供不同的电感值,电感值具有显著的变化范围。

Switched inductor device and oscillator device

【技术实现步骤摘要】
开关电感器装置和振荡器装置
本专利技术涉及电学
,尤其涉及一种开关电感器装置和振荡器装置。
技术介绍
通常而言,对于传统振荡器设备的LC(inductor-capacitor,电感器-电容器)谐振电路,提高这种LC谐振电路(LCtank)的整个质量因子的数值可以降低相位噪声和功耗。LC谐振电路的质量因子取决于LC谐振电路内电感器和电容器的质量因子。对于低频振荡设备,传统方案通常是调谐/调整LC谐振电路的电容器,因为电感器的质量因子支配LC谐振电路的整个质量因子,并且调谐/调整电感器可能降低该质量因子。然而,对于高频振荡设备,调谐电容器变得不合适,因为电容器的质量因子将主导整个质量因子,并且调谐/调整电容器可能降低高频振荡器设备的质量因子。因此,对于高频振荡器设备,传统方案可以采用多个电路架构,例如基于变压器的电感调谐电路和基于串联的电感调谐电路,以执行电感调谐。不可避免地,上述电感调谐电路不能提供具有显著变化范围的不同电感,以及不能将电感应质量值的数值维持或保持在较高值。这是因为对于传统的电路架构,在MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,金属-氧化物-半导体)晶体管开关的导通电阻和由MOS晶体管开关引起的寄生电容之间存在折衷。导通电阻可以设计得更小,但寄生电容会变大,从而损害质量因子。此外,如果导通电阻变大,则导通电阻也会损坏质量因子。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供一种开关电感器装置和振荡器装置,可以具有显著变化范围的不同电感。根据本专利技术的第一方面,公开一种开关电感器装置,具有第一端口和第二端口,包括:第一电感器,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;以及第二电感器以及与所述第二电感器串联连接的开关电路,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;其中,当所述开关电路接通时,所述第一电感器和所述第二电感器并联连接。根据本专利技术的第二方面,公开一种振荡器装置,包括:电感电容谐振电路,包括:如上述任一所述的开关电感器装置;以及电容器阵列,耦合到所述开关电感器装置。本专利技术提供的开关电感器装置由于包括:第一电感器,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;以及第二电感器以及与所述第二电感器串联连接的开关电路,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;其中,当所述开关电路接通时,所述第一电感器和所述第二电感器并联连接。采用这种方式,当开关电路导通时,所述开关电感器装置提供的电感值为第一电感器与第二电感器并联后的电感值;当开关电路断开时,所述开关电感器装置提供的电感值为第一电感器的电感值;因此本专利技术中的开关电感器装置可以根据不同的需求来提供不同的电感值,电感值具有显著的变化范围。附图说明图1是根据本专利技术实施例的基于并行(parallel-based)的开关电感器装置的简化图。图2是示出如图1所示的电感器装置的等效电路的示图。图3是根据本专利技术第一实施例的图1的电感器装置的实施布局的示图。图4是根据本专利技术第二实施例的图1的电感器装置的实施布局的示图。图5是根据本专利技术第三实施例的图1的电感器装置的实施布局的示图。图6是示出根据本专利技术实施例的具有图1的开关电感器装置的高频VCO(voltagecontrolledoscillator,电压控制振荡器)设备的应用示例的示图。具体实施方式在说明书和随后的权利要求书中始终使用特定术语来指代特定组件。正如本领域技术人员所认识到的,制造商可以用不同的名称指代组件。本文件无意于区分那些名称不同但功能相同的组件。在以下的说明书和权利要求中,术语“包括”和“包括”被用于开放式类型,因此应当被解释为意味着“包括,但不限于...”。此外,术语“耦合”旨在表示间接或直接的电连接。因此,如果一个设备耦合到另一设备,则该连接可以是直接电连接,或者经由其它设备和连接的间接电连接。以下描述是实施本专利技术的最佳设想方式。这一描述是为了说明本专利技术的一般原理而不是用来限制的本专利技术。本专利技术的范围通过所附权利要求书来确定。下面将参考特定实施例并且参考某些附图来描述本专利技术,但是本专利技术不限于此,并且仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的而并非限制性的。在附图中,为了说明的目的,一些元件的尺寸可能被夸大,而不是按比例绘制。在本专利技术的实践中,尺寸和相对尺寸不对应于实际尺寸。图1是根据本专利技术实施例的基于并行的开关电感器装置100的简化图。电感器装置100包括第一端口(port)P1,例如输入端口(但不限于此),以及第二端口P2,例如输出端口(但不限于此)。基于并行意味着开关电感器装置100控制至少两个电感器并联连接,以在电感器装置100以特定模式操作时提供特定电感。电感器装置100是开关电感器,能够在不同模式下提供不同的电感。例如,基于特定设计(但不限于此),电感器装置100可以布置为在两种不同模式中选择性地提供120pH(picothenry,皮亨;其中1pH=1*10-12H)和170pH的不同电感的电感,同时相应的质量因子的数值在这些不同的模式中,几乎可以保持不变或只是略有变化。例如,在上面的示例中,相应质量因子的数值可以仅在18到16之间变化。例如,质量因子可以通过Q=ωL/Rs来计算,其中Q为质量因子,ω为VCO的振荡频率,L为电感值,Rs为寄生电阻。也即在这样的示例中,电感器装置100可以提供具有高于百分之三十的电感变化范围的不同电感(例如120pH到170pH),以及维持或保持相应质量因子的变化范围低于百分之十(例如18到16)。与传统方案相比,电感器装置100具有显著改进的性能。另外,应该注意的是,电感值和变化范围的示例不是限制性的。在其他示例中,电感器装置100可以布置成提供不同的电感(值)。对于应用,开关电感器100例如特别适合于高频VCO(电压控制振荡器)电路,其中开关电感器100与电容器装置/阵列一起使用以形成电感器-电容器(LC)谐振电路。通常,对于高频VCO,例如,当电容器装置工作在20GHz以上(但不限于此)时,电容器装置可配置有几乎恒定或几乎固定的电容。但是,这不是限制。图6是示出根据本专利技术实施例的具有图1的开关电感器装置100的高频VCO设备600的应用示例的示图。高频VCO设备600包括LC谐振电路601和VCO核心电路602,核心电路602例如包括交叉耦合的晶体管对(但不限于此)。LC谐振电路601包括电容器阵列605和开关电感器装置100。在这种应用中,开关电感器装置100可以布置为在不同的操作模式中提供不同的电感,使得高频VCO设备600可以精确地锁定并产生振荡频率。开关电感器装置100的操作和功能在以下段落中详述;其中,高频VCO设备600可以包括以下任意一个或多个示例的开关电感器装置100(例如图2,图3,图4,图5所示的示例)。此外,本专利技术中的开关电感器装置100可以应用与集成电路中,例如应用在芯片的电路中,或者集成在晶粒中。通常电感器会占用较大的面积,而例如晶粒等面积较小,受限于晶粒的尺寸,通常在晶粒上会尽量减少电感的布置,避免使晶粒面积过大。本专利技术中突破常规思维将第一电感器和第二电感器并联设置,使电感器装置可以具有不同的电感值。同时本专利技术中并联设置还可以寄生电阻在较小的范围内变化,从而使电感器装置的质量因子的变化较小,质量因子的数值维持在较高数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电感器装置,具有第一端口和第二端口,其特征在于,包括:第一电感器,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;以及第二电感器以及与所述第二电感器串联连接的开关电路,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;其中,当所述开关电路接通时,所述第一电感器和所述第二电感器并联连接。

【技术特征摘要】
2018.02.07 US 62/627,278;2018.10.02 US 16/149,1471.一种开关电感器装置,具有第一端口和第二端口,其特征在于,包括:第一电感器,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;以及第二电感器以及与所述第二电感器串联连接的开关电路,耦合在所述第一端口和所述第二端口之间;其中,当所述开关电路接通时,所述第一电感器和所述第二电感器并联连接。2.如权利要求1所述的开关电感器装置,其特征在于,所述第二电感器包括:第一部分,耦合在所述第一端口和所述开关电路之间;以及第二部分,耦合在所述开关电路和所述第二端口之间;其中所述开关电路设置在所述第一部分和所述第二部分之间,并且当所述开关电路接通时,所述第一部分和所述第二部分串联连接。3.如权利要求2所述的开关电感器装置,其特征在于,所述第一电感器由布置在第一金属层上的布线实现,并且所述第二电感器由布置在第二金属层上的布线实现;所述第一部分是所述第二电感器的第一部分布线,所述第二部分是所述第二电感器的第二部分布线。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:颜宇明
申请(专利权)人:联发科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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