使用電感相同布局的電感布局的製作方法

2023-06-21 12:29:21 1

專利名稱：使用電感相同布局的電感布局的製作方法
技術領域：
本發明有關一種電感布局，特別地是有關一種利用電感相同布局以及其餘電路的 鏡像對稱的電感布局。
背景技術：
電感可以使用於許多型態的電路中，舉例而言，在無線射頻(RF)電路中，電感可 以被使用於電壓控制振蕩器(voltage-controlled oscillators，VCOs)，低噪聲放大器，以 及被動組件濾波器中，一般而言，一電感是一將能量儲存於一磁場中的被動電子裝置。一電感物理上是是利用一或多圈的金屬線所加以形成，並具有兩個終端 (terminals)。圖1是舉例說明一示範性螺旋電感100，包括一外部終端101以及一內部終 端102的一布局，電感100形成為一正方形的樣式，其可以對一既定的表面積提供更多的電 感，並且可以輕易地利用標準集成電路技術而加以製造，而在一種技術中，電感100可以利 用至少二金屬層而被建立在一基板(例如，矽)之上，尤其是，一第一金屬層可以被用以形 成螺旋線圈103，反之，一第二金屬層則是可以被用以形成一下方穿越的接觸(underpass contact) 104，同時，該下方穿越的接觸104可以利用一通孔(Via)(未顯示)而與該內部終 端102相連接。為了達成加強的線性、動態範圍、以及輸出功率，RF電路越來越多地會使用差動技 術。在一差動電路中，具有相同強度以及相反相位的信號可利用兩組構件來進行傳輸以及 處理，尤其重要的是，兩組構件皆會理想地彼此對稱，而此對稱則是可以被用來抑制共模耦 接(common-mode coupling)，否則，其可以造成幹擾以及令人不快地影響信號處理。對一差動電路的一布局而言，通常會使用鏡像對稱，因為其對在該差動電路的兩 側上提供相同的寄生布線電容(parasitic wiring capacitances)方面很有效，藉此可以 簡化考慮這些電容的計算，舉例而言，圖2是舉例說明一示範性帶通濾波器200的一示意 圖，其包括可以利用鏡像對稱(例如，利用電感布局201』以及201")而加以形成的裝置， 例如，電感201以及電容202與203。然而，在一包括電感的差動電路中，電流會以相反的方向(箭頭206以及207所指 示的方向)流動，並且，利用已知的"右手定則"，該電感利用布局201』所產生的磁場將會 進入包括該電感的平面，由符號208所顯示，但不幸的是該利用布局201」的磁場也將會進 入包括該電感平面，由符號209所顯示(亦即，該等磁場將會處於相同的方向)，所以，位在 此電感對附近的一敏感電路就會不利地受到此結合的磁場的影響。相反地，若是使用相同布局(舉例而言，若是一差動電路的兩個電感皆都利用布 局201』而加以實例化)，則所傳輸的淨遠場(net far field)將會由於一個電感所產生的 磁場會有效地消除另一個所產生的磁場而為零，因此，敏感的電路可以被置於相同布局中的電感對的鄰近區域中而不會有實質上的降級。相似地，當使用電感相同布局時，一磁場會耦接成為一共模信號，舉例而言，圖3 舉例說明可以利用相同布局(例如，利用電感布局201』 )而加以形成的帶通濾波器200的 一示意圖，一磁場將會因此而在此電感對中產生一共模電流，並且，具有優勢的是，可以因 此而於實質上消除該已耦接磁場的效應。相反地，若是在一差動電路中的電感是利用鏡像對稱(例如，利用電感布局201』 以及201」)而加以實例化時，則一磁場將會耦接成為一差動信號，因此，來自一產生一磁場 的附近電路的有害幹擾將可能會導致此電感架構。不幸的是，使用相同布局會造成在該差動電路的兩側間的寄生布線電容的平衡， 因此，即出現了對能提供鏡像以及相同布局兩者的優點的技術以及布局的需求。

發明內容
一差動電路布局可以較具優勢地為了電感而使用相同布局，以及為了電路的其餘 部分而使用鏡像對稱，互連區段可以被用以將該等電感的終端連接至在該電路中的其它構 件，且這些互連區段會有利於自該等電感的該相同布局至該等其它構件的該鏡像對稱的過渡。而為了提供此過渡，一電感的該等終端以及其所相關的互連區段會被形成在該電 感的一中心軸之上，在一實施例中，被連接至該電感的內部終端的該互連區段以及被連接 至外部終端的該互連區段會被形成於該電感的相對側，而在一另一實施例中，這些互連區 段則會被形成在該電感的同一側之上。本發明還提供一種產生一差動電路布局的方法，此方法包括，利用相同布局而定 位一電感對，以及利用鏡像對稱而定位多個構件，而對每一個電感來說，可提供有一第一互 連區段，以將該電感的一內部終端連接至該多個構件的一第一組，並且，也可提供一第二互 連區段，以將該電感的一外部終端連接至該多個構件的一第二組，明顯地，該內部終端，該 外部終端，該第一互連區段，以及該第二互連區段可被放置於該電感的一中心軸之上，藉此 而在該步驟以及鏡像對稱之間提供一過渡。在一實施例中，在此方法中的該等步驟可以利 用運作一軟體程序的一計算機而加以執行。在電感是使用相同布局所形成、且電路中的其它構件是使用鏡像對稱所形成的一 差動電路中，利用一混合對稱提供了相關於每一種對稱型態的優點，舉例而言，相關於一電 感對的共模磁場(common-mode magnetic field)可以較具優勢地被消除，另外，由於藉由 利用用於其電感的相同布局的一差動電路所傳輸的淨磁場會比利用鏡像對稱的一差動電 路小上許多，因此，寄生電感耦接(parasitic inductor coupling)可以較具優勢地藉由電 感相同布局而加以降低，此外，對在該電路中的該等其它構件而言，使用鏡像對稱則是可以 確保在一差動電路的兩側上的相同寄生布線電容(parasitic wiring capacitances)，以 藉此改善該電路的效能。


圖1是舉例說明一示範性螺旋電感的一布局；圖2是舉例說明一示範性帶通濾波器的一示意圖，其包括可以利用鏡像對稱而加以形成的裝置；圖3是舉例說明圖2的該示範性帶通濾波器包括可以利用相同布局而加以形成的 裝置的一示意圖；圖4是舉例說明包括利用相同布局所形成的電感以及利用鏡像對稱所形成的其 它構件的一簡化差動電路的一布局示意圖。在此實施例中，每一個電感的內部以及外部終 端會位在該電感的中間，並且，連接至該電感的該內部以及外部終端的互連區段會被提供 在該電感的相對側；圖5是舉例說明包括利用相同布局所形成的電感以及利用鏡像對稱所形成的其 它構件的另一簡化差動電路的一布局示意圖。在此實施例中，每一個電感的該內部以及外 部終端會位在該電感的中間，並且，連接至該電感的該內部以及外部終端的互連區段會被 提供在該電感的同一側；以及
圖6是舉例說明一種產生一電路布局的方法的流程圖，其中，該等電感是利用相 同布局而加以定位，以及在該電路中的其它構件是利用鏡像對稱而加以定位。
具體實施例方式依照本發明的一個特點，一差動電路的電感對可以利用相同布局而加以形成，並 且，在該電路中的剩餘構件則是可以利用鏡像對稱而加以形成，再者，互連區段可以被用以 將該等電感連接至在該電路中的其它構件，而這些互連會有利於自該等電感的相同布局至 該電路的其它部分的鏡像對稱的過渡。圖4是舉例說明一差動電路400的一簡化布局，且其包括利用相同布局所形成的 電感401，尤其重要的是，每一個電感401的一內部終端412與一外部終端413，以及它們 分別所相關的互連區段411以及414，是被形成在該等電感的一中心軸之上，正如一中心軸 410所標示，而在合併不同電感布局的其它實施例中，內部終端412以及外部終端413則是 可以簡單的被稱之為第一終端412以及第二終端413，再者，互連區段411以及414允許一 布局可以平順地在電感的該相同布局至該差動電路的其餘部分的該鏡像對稱之間過渡。在此架構中，因為內部終端412與外部終端413，以及互連區段411與414，是沿著 中心軸410而加以形成，所以，較具優勢的是，在電路400中的該等其它構件可以利用鏡像 對稱而加以形成，其中，如此的其它構件可以包括，舉例而言，電晶體、電阻、電容、一般的互 連、以及電壓源，再者，在電路400中，互連區段411可以經由一一般互連405而將電感401 的內部終端412連接至一電壓源404(例如，VDD)，反之，互連區段414可以經由一般互連 405而將電感401的外部終端413連接至一電晶體403。明顯地，電晶體403將會以一對稱軸402作為基礎、且相對於彼此地具有鏡像對稱 (由一不同的填滿樣式而加以顯示)，而另一個電壓源406，例如，VSS，則是在一鏡像耦接中 (為了清晰起見，並未顯示)可以被耦接至電晶體403、或是亦被耦接至在電路400中的其 它構件。上述的混合對稱是可以被應用於許多不同的布局，只要該等電感終端以及它們的 相關互連區段是被形成在該電感的一中心軸之上即可，舉例而言，當該等內部以及外部終 端是被耦接置在該電感的相同側的構件時，如圖5所示，亦可以使用混合對稱，舉例而言， 圖5是舉例說明一差動電路500的一簡化布局，而其包括利用相同布局所加以形成的電感501。較具優勢的是，內部終端512與外部終端513，以及它們分別所相關的互連區段 511與514，會被形成在電感501的一中心軸501上，藉此，有助於該電路500的剩餘部分所 使用的該鏡像對稱，而在合併不同電感布局的其它實施例中，內部終端512以及外部終端 513則是可以簡單的被稱的為第一終端512以及第二終端513，此外，在此布局中，利用互連 區段511，電感501的內部終端512是可以經由一般互連505而被連接至一電壓源506，例 如，VSS，並且，利用互連區段514，外部終端513是可以被連接至電容503。要注意地是，在圖5中，應該要被連接至內部終端512的互連區段511是有輕微的 偏移，而此是僅是為了與連接至外部終端513的互連區段514進行區別，尤其是，在沒有此 偏移的情況下，互連區段511以及514將會出現為重疊，也就是，互連區段511是被形成在 與互連區段514互異的一不同金屬層之中，因此，由於圖5是將兩層金屬層相互疊印，所以， 在沒有偏移的情形下，互連區段511、514將會具有重疊的部分515。明顯地，由於內部終端512與外部終端513，以及它們分別所相關的互連區段511 與514，是沿著一中心軸510 (亦即，在電感521的中間)而加以形成，因此，在電路500中的 其它構件，包括電容503，一般互連505，以及電壓源505，是可以以一對稱軸502作為基礎、 並利用鏡像對稱而加以形成。圖6是舉例說明一混合對稱方法用以產生一差動電路布局的流程圖。在步驟601 中，電感對可以利用相同布局而加以定位，在步驟602中，在該電路中的其它構件可以利用 鏡像對稱而加以定位，在步驟603中，互連區段可以被提供在該等電感以及在該電路中的 其它構件之間，正如上述，這些互連區段會有利於自該等電感的該相同布局至該等其它構 件的該鏡像對稱的過渡。在一實施例中，方法600的該等步驟可以利用來自一由計算機執 行的程序的指示而加以執行，較具優勢地是，該混合對稱技術可以相關於步驟以及鏡像對 稱兩者的益處。特別地是，相同布局可以較具優勢地消除該電感對所產生的該共模磁場，同時，由 利用用於其電感對的相同布局的一差動電路所傳輸的該淨磁場會比利用於其電感對的鏡 像對稱的一差動電路小上許多，因此，在一差動電路中的寄生電感耦接可以較具優勢地利 用用於電感對的相同布局而加以降低。舉例而言，在一具有在鏡像對稱中所實例化的電感的除法器中，一 I/Q不平衡 可能會在一無線LAN(WLAN)裝置中產生，而此I/Q不平衡則是可以顯著地減少邊帶抑制 (sideband suppression)(例如，自40dB至30dB)，藉此，可以有力地影響該WLAN裝置的效 能。再者，較具優勢的是，使用用於在該差動電路中的該等其它構件的鏡像對稱可以 平衡在該電路的該兩側之間的寄生布線電容，明顯地，隨著一差動電路的工作頻率的增加， 該等寄生布線電容的該平衡可能會變得更為關鍵。雖然所舉例說明的實施例是已在此利用該等所附圖作為參考而詳盡地進行敘述， 但是可以了解的是，本發明並不受限於該些刻板的實施例，它們並不是用於將本發明詳盡 敘述、或是限制為該等刻板的形式，就其本身而論，對熟悉本技術的人士而言，許多修飾以 及變化將會是顯而易見。舉例而言，該混合對稱技術可以被應用於任何型態的電感，不過，要注意地是，該
6個電感所產生的真實電感值是取決於該電感的物理特性，例如，圈數以及線圈的總長度，因 此，該等電感終端的位置，亦即，在該等中心軸上，就可以影響該個電感所產生的該電感值， 此外，已知由計算機所執行的工具可以與如此的電感參數一起作用，以產生具有特殊物理 特性的一適當電感，其中，一個如此的由計算機所執行的工具是CAD ASITIC工具，其是由 Ali NiKnejad所發展出來。另外，雖然電路400以及500可以在一差動放大器中執行，不過，該混合對稱技術可以被使用於其它型態的裝置，包括，但不限於，除法器，或是任何需要電感負載 (inductive loading)的差動級(differential stage)。據此，本發明的範圍是由所附的權利要求以及它們的同等意義而加以定義。
權利要求
一種用於產生差動電路的布局的方法，該方法包括利用相同布局而定位一對電感，其中，每一電感具有一第一終端以及一第二終端；以及利用鏡像對稱而定位多個構件，且該多個構件在操作上是與該對電感有關。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括提供一第一互連區段，將該第一終端連接至該多個構件的一第一組，而該第一終端以 及該第一互連區段是設置於該每一電感的一中心軸上；以及提供一第二互連區段，將該第二終端連接至該多個構件的一第二組，該第二終端以及 該第二互連區段是設置於該每一電感的該中心軸上。
3 .根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該第一互連區段以及該第二互連區段是 設置於該每一電感的相對側。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該第一互連區段以及該第二互連區段是 設置於該每一電感的同一側。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該第一互連區段是由一第一金屬層形成， 以及該第二互連區段是由一第二金屬層形成。
6.一種產生適合於在相同布局中的實例化以及與一差動電路相互連接的電感的布局 的方法，該方法包括放置一第一終端以及一第二終端，且該第一終端以及該第二終端是設置於該電感的一 中心軸。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，該第一終端以及該第二終端是設置於該 電感的相對側。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，該第一終端以及該第二終端是設置於該 電感的同一側。
9.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，該第一終端是在一第一金屬層中形成，以及該第二終端是在一第二金屬層中形成。
全文摘要
一差動電路布局可以具優勢地為了電感而使用相同布局以及為了電路的其餘部分而使用鏡像對稱。互連區段可以被用以將該等電感的終端連接至在該電路中的其它構件。這些互連區段會產生自該等電感的該相同布局而至該等其它構件的該鏡像對稱的過渡。為了提供此過渡，一電感的該等終端以及其所相關的互連區段會形成在該電感的一中心軸上。較具優勢的是，此混合對稱可以消除該共模磁場(common-mode magnetic field)，降低該寄生電感耦接，以及平衡在該差動電路兩側的寄生布線電容(parasitic wiring capacitances)。
文檔編號H03H1/00GK101860336SQ20101016130
公開日2010年10月13日 申請日期2005年2月28日 優先權日2004年3月3日
發明者馬諾裡斯·特洛維蒂 申請人:美商亞瑟羅斯通訊股份有限公司