[实用新型]一种全差分片上电感

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，更具体地，涉及一种片上电感结构，特别是一种全差分片上电感。

背景技术

片上电感广泛应用于射频集成电路(RFIC)的设计，随着通信协议的不断扩展，对无线收发器芯片的设计要求越来越高，同时要求单片收发器同时兼容多种协议，如目前对手机通信芯片要求同时兼容2G/3G/4G频段、无线局域网和蓝牙等频段，那么射频前端的电路必须要能在不同的频点均能正常工作。为了实现多频点正常工作，同时电路的性能保持不变，可变电感作为一种可行的解决方案广泛应用于宽带功率放大器(PA)、宽带低噪声放大器(LNA)和宽带电压控制振荡器(VCO)等RFIC之中。单端可变电感一般应用于宽带PA、宽带LNA的输入输出匹配网络，调节电路S参数；差分可变电感一般应用于宽带VCO，用来增加VCO的频率调谐范围。

目前差分电感的主流结构，当电感线圈数为1时是对称结构；而随着电感圈数的增加，则需要跳线连接内外线圈以避免短路；跳线导致差分电感在跳线节点处出现不对称；不对称结构直接影响差分电感的性能，进一步影响其所应用的电路，如VCO的相位噪声，在0GHz-5GHz范围，幅度误差均值在0.02％，最高达到0.1075％；相位误差均值在8％，最高达到36.4035％。

另外，在集成电路设计中，差分电感的线圈一般采用制作工艺的顶层金属实现，跳线采用制作工艺的次顶层金属实现，由于这两层金属的厚度一般不相等，而且相对于衬底的距离也不相等，所以会带来不相等的寄生电容和寄生电阻，直接影响差分电感的对称性。

为了保证可变电感的对称性，开关一般加在差分电感的共模点，由于跳线节点的存在，传统的差分电感并不存在共模点，而且其版图结构也限制了开关的版图设计，因此传统的差分电感无法实现电感值可变。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种全差分片上可变电感，通过将跳线节点设计为左右对称，大大降低了差分电感两端口的阻抗误差。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种全差分片上电感单元，包括由金属线圈、第一跳线和第二跳线构成的一个基本结构；

其中，金属线圈包括不封口的第一类D型金属线圈、第二类D型金属线圈和一根线圈连接线；第一类D型金属线圈与第二类D型金属线圈结构相同，均包括弧形部和直线部，直线部的一端与弧形部的一端相连，直线部的另一端与弧形部的另一端均为断点；两个类D型金属线圈对称设置，直线部靠近且互相平行；

第一类D型金属线圈的首端与第二类D型金属线圈的首端通过线圈连接线连接；第一类D型金属线圈的尾端与第一跳线的首端连接；第二类D型金属线圈的尾端与第二跳线的首端连接；第一跳线的尾端与第二跳线的尾端均悬空；其中，类D型金属线圈的首端是指弧形部的断点，尾端是指直线部的断点；线圈连接线的材料和线宽与所述第一和第二类D型金属线圈的材料和线宽保持一致；跳线尾端用作基本结构的输入端，用于基本结构与其他模块之间的连接。

按照本发明的另一方面，还提供了一种基于上述全差分片上电感单元的全差分片上电感，包括第一基本结构、第二基本结构、第一输入端连线和第二输入端连线；

第一基本结构与第二基本结构对称设置，两个基本结构的第一跳线尾端在水平方向连接；第一基本结构中的第二跳线尾端与第一输入端连线的首端连接且互相垂直，第二基本结构中的第二跳线尾端与第二输入端连线的首端连接且互相垂直；第一输入端连线与第二输入端连线的尾端均悬空，用作所述电感的两个输入端口。

按照本发明的又一方面，还提供了一种基于上述全差分片上电感单元的全差分片上电感，包括第一基本结构、第二基本结构、第三基本结构、第一输入端连线、第二输入端连线、第三输入端连线和第四输入端连线；

其中，三个基本结构呈正三角形分布；第一基本结构中，第一跳线尾端与第一输入端连线首端连接且互相垂直，第二跳线尾端与第二输入端连线首端连接且互相垂直；第二基本结构中，第一跳线尾端首端与第二输入端连线尾端在竖直方向连接，第二跳线尾端与第三输入端连线的首端在竖直方向连接；第三基本结构中，第一跳线尾端与第三输入端连线尾端连接且互相垂直，第二跳线尾端与第四输入端连线首端连接且互相垂直；所述第一输入端连线的尾端与第四输入端连线的尾端均悬空，用作所述电感的两个输入端口。

按照本发明的又一方面，还提供了一种基于上述全差分片上电感单元的全差分片上电感，包括第一基本结构、第二基本结构、第三基本结构、第四基本结构、第一输入端连线、第二输入端连线和第三输入端连线；