用于集成电路和印刷电路板的可变电感器制造技术

一种可以在集成电路上形成的可变电感器，其具有初级导体、次级导体以及开关。初级导体实现电感器，并且可以以各种图案（例如螺旋）来形成该初级导体。次级导体形成接近初级导体（例如在初级导体的外部）的回路。开关与次级导体串联，并断开或闭合回路。通过开关来闭合或断开回路，可以改变电感器的电感。还可以将一个电流源与次级导体串联，用于控制次级导体中的电流流动，以增大或减小电感。可以形成多个回路以在多于两个的分立步骤中改变电感。这种可变电感器可以用于诸如滤波器、ＶＣＯ以及阻抗匹配网络之类的各种应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及电路，并且更特别地涉及用于集成电路和印刷电路板的电感器。
技术介绍
随着集成电路(IC)加工技术的现代化发展，有可能制造出用于诸如无线通信、网络、计算等许多应用的射频集成电路(RFIC)。这些RFIC可以包括各种模拟电路块，以前这些模拟电路块都是由体积较大的分立电路元件实现的。通过在RFIC上实现模拟电路块，可以获得诸如更小的尺寸、更低的成本以及改进的可靠性之类的各种好处。多数模拟电路块利用诸如电容器和电感器之类的电抗元件来获得所设计的功能。例如，滤波器、谐振储能电路、阻抗匹配网络等等可以同时包括电容器和电感器，以获得所期望的电路响应。对于诸如用于压控振荡器(VCO)的谐振储能电路之类的某些应用，必须在指定的范围内改变电抗元件的值。如果调节电容是可接受的，则通常使用可变电容器(也称作“变容器”)作为可变的电抗元件。在某些应用中，必须或者希望调节电感而不是电容。对于这样的应用，常规方法是使用一组电感器(每个电感器分别串联地连接到一个开关)，通过接通电感器组中适当的电感器或电感器的组合以获得不同的电感值。然而，电感器组占用很大的面积，这意味着更高的成本。此外，串联的开关可能会使电感器的性能降级。因此，本领域中需要一种能够在集成电路上制造的可调节的电感器。
技术实现思路
在此描述了一种可以很方便地在集成电路或印刷电路板上制造的可变电感器。该可变电感器具有良好的RF(射频)性能，并可以用于诸如滤波器、VCO、阻抗匹配网络等各种应用。一个实施例提供了一种包括初级导体、次级导体和开关的集成电路。初级导体实现电感器，并可以以各种图案(例如螺旋状、环状等等)来形成。次级导体形成接近初级导体(例如在初级导体外部)的回路。开关与次级导体串联，并可操作为断开或闭合该回路。通过开关来闭合和断开该回路，可以改变该电感器的电感。还可以将一个电流源与次级导体和开关串联。可以使用该电流源来控制次级导体中的电流，以增大或减小电感。还可以形成多个回路以在多于两个的分立步骤内改变电感。以下将更详细地描述本专利技术的各个方面和实施例。附图说明根据以下结合附图给出的详细描述，本专利技术的特征和本质将变得更加明显，在全部的附图中相同的参考字符标识是一致的，并且其中图1示出了用于无线通信的无线终端；图2A和图2B示出了无源配置中的可变电感器；图3A-图3C示出了有源配置中的可变电感器；图4A-图4D示出了可变电感器的次级导体的4种不同的布置；图5示出了具有两个回路的可变电感器；图6A-图6C示出了可变电感器的等效电路；图7示出了用N-MOS晶体管获得的一种开关的实现；图8示出了具有变压器的可变电感器的模型；图9A-图9C分别示出了示例性可变电感器的串联电感、串联电阻和品质因数；图10示出了具有可变电感器的VCO； 图11示出了图10中的VCO的等效电路；图12A-图12C示出了在回路中具有串联电容的可变电感器1200的等效电路；以及图13示出了制造可变电感器的过程。具体实施例方式在此用术语“示例性”表示用作例子、实例或示例。在此描述为“示例性”的任何实施例或设计都不应解释为相对于其他的实施例或设计是优选的或有利的。图1示出了可以用于无线通信的无线终端100的框图。在发送路径中，数字信号处理器(DSP)110处理待发送的数据并向收发器单元120提供码片流。在收发器单元120中，一个或多个数模转换器(DAC)122将码片流转换为一个或多个模拟信号。该模拟信号由滤波器124进行滤波，由可变增益放大器(VGA)126进行放大，并由混频器128从基带上变频到射频(RF)以生成射频信号。利用来自VCO130的上行转换本地振荡器(LO)信号执行上变频。该RF信号由滤波器132进行滤波，由功率放大器(PA)136进行放大，通过双工器138进行路由并从天线140发送出去。阻抗匹配网络(Z-match)134将功率放大器136的输入匹配到滤波器132的输出。在接收路径中，调制信号由天线140进行接收，通过双工器(D)138进行路由，由低噪声放大器(LNA)144进行放大，由滤波器146进行滤波并由混频器148利用来自VCO 150的下行转换LO信号从RF下变频到基带。阻抗匹配网络142将LNA 144的输入匹配到双工器138的输出。经过下行转换的信号由缓冲器152进行缓存，由滤波器154进行滤波并由一个或多个模数转换器(ADC)156进行数字化以获得一个或多个采样流。将该采样流提供给数字信号处理器110以进行处理。锁相环(PLL)158从数字信号处理器110接收控制信息并为VCO 130和VCO 150提供控制以便分别生成适当的上行转换LO信号和下行转换LO信号。图1示出了一种特定的收发器设计。在本领域中已知，在典型的收发器中，可以通过一级或多级的放大器、滤波器、混频器等来执行对要发射信号的调节和对接收信号的调节。还可以在整个发送和接收信号路径上使用阻抗匹配网络(为简便起见，图1中只示出了两个阻抗匹配网络132、142)。图1只示出了可用于调节发送信号和接收信号的某些电路块。可以认为无线终端100包括数字部分和模拟部分。可以在一个或多个数字集成电路上实现该数字部分(例如，DSP 110及可能包括的DAC 122和ADC 156)。可以在一个或多个RF集成电路(RFIC)上以及/或者用其他的分立元件来实现该模拟部分(例如，收发器120的其余部分)。如图1所示，收发器单元120包括用于各种功能的各个模拟电路块。每个模拟电路块可以用诸如晶体管、电阻器、电感器、电容器等电路单元来实现。晶体管、电阻器和电容器可以比较容易地在RFIC上制造。如果可能的话，电感器也可以在RFIC上制造以获得诸如更小的尺寸、更低的成本和更高的可靠性之类的各种好处。诸如滤波器124、132、146和154，阻抗匹配网络134和142，VCO 130和150，功率放大器136，LNA 144等等的模拟电路块可能需要可变的电感。如下文所描述，可变电感器(在此也称作“变感器”)可以提供可变的电感并便于在RFIC上制造。通过(1)用于电感器的初级导体和(2)用于传送电流以调整电感器电感的次级导体，可以形成可变电感器。当初级导体设置得靠近次级导体时，由于磁场的交互作用使初级导体的电感发生变化。如果初级导体和次级导体中的电流方向相反，则初级导体的电感减小到低于标称值(即没有回路时的电感值)。相反，如果两个导体中的电流方向相同，则初级导体的电感增大到高于标称值。可以以多种配置来实现可变电感器。在“无源”配置中，次级导体中的电流与初级导体中的电流方向相反，并且只能实现减小电感。在“有源”配置中，可以用电流源控制次级导体中的电流，并且通过适当地控制该电流源可以实现减小或增大电感。图2A和图2B示出了以无源配置实现的可变电感器200的顶视图。可变电感器由初级导体212、次级导体222和开关224构成。初级导体212实现两端口的电感器210，并且对于图2A中示出的实施例，其以螺旋图案形成。初级导体212的宽度、螺线匝数以及每匝之间的间距可以由诸如电感器210的期望标称电感和品质因数(Q)之类的各种因素决定。初级导体212可以用各种类型的导电材料制成，诸如(1)金属层上的低损耗金属(例如铜)、(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路（ＩＣ），包括：初级导体，用于形成电感器；次级导体，其形成接近所述初级导体的回路；以及开关，其与所述次级导体串联并可操作为断开或闭合所述回路，其中通过所述开关来闭合和断开所述回路从而改变所述电感器的电感。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-25 10/672,9041.一种集成电路(IC)，包括初级导体，用于形成电感器；次级导体，其形成接近所述初级导体的回路；以及开关，其与所述次级导体串联并可操作为断开或闭合所述回路，其中通过所述开关来闭合和断开所述回路从而改变所述电感器的电感。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中以螺旋状图案形成所述初级导体。3.根据权利要求1所述的集成电路，还包括电流源，其与所述次级导体和所述开关串联。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述电流源可操作为引导电流在所述次级导体中在第一方向上流动以减小所述电感器的电感。5.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述电流源可操作为引导电流在所述次级导体中在第二方向上流动以增大所述电感器的电感。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体位于所述初级导体的外部。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体位于所述初级导体的内部。8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体位于所述初级导体上面的一层上。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体位于所述初级导体下面的一层上。10.根据权利要求1所述的集成电路，还包括第三导体，其形成接近所述初级导体的第二回路；以及第二开关，其与所述第三导体串联并可操作为断开或闭合所述第二回路。11.根据权利要求1所述的集成电路，还包括电容器，其与所述次级导体和所述开关串联。12.根据权利要求1所述的集成电路，还包括电抗电路元件，其与所述次级导体和所述开关串联。13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述初级导体由低损耗金属构成。14.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体由低损耗金属构成。15.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述开关由金属氧化物半导体(MOS)晶体管实现。16.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述次级导体放置在离开所述初级导体预定距离的位置，所述预定距离是基于随所述回路的断开和关闭而产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：达里尔杰西，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]