電感布局和壓控振蕩器(vco)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文的實施例涉及電感布局、壓控振蕩器(VCO)系統(tǒng)、集成電路子系統(tǒng)、集成射頻(RF)收發(fā)器電路、通信設(shè)備以及電感布局在集成電路中的應(yīng)用。特別地，實施例涉及集成電路中的調(diào)頻。
【背景技術(shù)】
[0002]未來，用于蜂窩通信設(shè)備中的集成RF收發(fā)器電路將不得不處理日益增長數(shù)量的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的頻帶。在維持其它關(guān)鍵性能指標(biāo)例如相噪音、電流消耗等在可接受性能的同時，關(guān)于本地振蕩器(LO)信號發(fā)生子系統(tǒng)中壓控振蕩器(VCO)的調(diào)頻范圍的要求變得越來越難以滿足。
[0003]向也被稱作為“芯片上系統(tǒng)”方案的單晶片方案的發(fā)展趨勢促使RF構(gòu)件在具有較差先決條件的“數(shù)字”半導(dǎo)體工藝中實現(xiàn)，以用于提供高性能VCO設(shè)計。這使得難以改善現(xiàn)有方案的性能來滿足新的要求。“數(shù)字”半導(dǎo)體工藝意味著半導(dǎo)體工藝被優(yōu)化，從而以低成本來用于大型數(shù)字電路的大規(guī)模制造。這些工藝并不支持特殊的工藝要素，如金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器、高Q值電感要求的厚金屬層以及金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)可變電容，這些便于高性能模擬RF塊的設(shè)計。
[0004]多種新型的雙模VCO設(shè)計已經(jīng)被提出，它們關(guān)注的問題是，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的單VCO來說，如何提高其調(diào)頻范圍。不幸的是，由于調(diào)頻范圍的擴(kuò)展，這些設(shè)計均遭受其它性能參數(shù)的降級。電感開關(guān)或者雙模變壓器類型諧振器的使用關(guān)聯(lián)著相噪音性能的降級，這是由諧振器電路中不可避免的引入額外損耗而造成的。
[0005]備選的鎖相環(huán)(PLL)方案使用本機(jī)振蕩器(LO)除法器，其具有除2的倍數(shù)以外的除法比率，該備選的鎖相環(huán)(PLL)方案減小要求的VCO調(diào)諧范圍的乘積，但是它們在波形占空比、正交信號輸出可用性、IQ相精確度等方面表現(xiàn)出一些不希望的性質(zhì)。
[0006]采用多重VCO來覆蓋要求的頻率范圍是直接和靈活的方案，其明顯的不足之處是增加了含有VCO的集成電路的這些部分的硅面積。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的集成電路100的VCO部分，其包括兩個分開設(shè)置的VCO 102,104, VCO 102、104中的每個包括各自的電感106、108，以及各自的電容組110、112。如圖所示，與當(dāng)僅使用單個VCO的情況相比，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的兩個VCO的使用將會增加所需的集成電路的面積。因此，多重VCO的缺點是與單個VCO方案相比要求增加集成電路的面積。由于集成電路趨勢是越來越小以安裝入越來越小的電子設(shè)備中，因此這尤其是一個缺點。也會產(chǎn)生直接與集成電路的總芯片面積相關(guān)的制造成本的增加。
[0007]進(jìn)一步的，VCO或者其它調(diào)諧電路中包括的電感的尺寸并沒有隨著技術(shù)的發(fā)展而成比例減小，未來其在集成電路面積上將會成為一個越來越主要的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是改善集成電路中的調(diào)頻范圍。
[0009]根據(jù)本文本發(fā)明的第一方面，該目標(biāo)是通過電感布局而實現(xiàn)的。電感布局包括第一電感和第二電感。該第一和第二電感是共心地設(shè)置在集成電路上的獨立電感。進(jìn)一步的，該第一和第二電感中的至少一個是具有第一對稱軸的多線圈電感。
[0010]由于該第一和第二電感是共心地設(shè)置在集成電路上的獨立電感，以及由于該第一和第二電感中的至少一個是具有第一對稱軸的多線圈電感，在不增加電感布局的面積的前提下，調(diào)頻范圍被增大。這使得用于集成電路中調(diào)頻的電感布局得到改善。
[0011]根據(jù)本文實施例的第二方面，該目標(biāo)是通過集成電路中用于頻率發(fā)生的VCO系統(tǒng)來實現(xiàn)的。該VCO系統(tǒng)包括根據(jù)本文描述的實施例的電感布局。
[0012]根據(jù)本文實施例的第三方面，該目標(biāo)是通過用于頻率發(fā)生的集成電路子系統(tǒng)來實現(xiàn)的。該集成電路子系統(tǒng)包括根據(jù)本文描述的實施例的VCO系統(tǒng)。
[0013]根據(jù)本文實施例的第四方面，該目標(biāo)是通過集成RF收發(fā)器電路來實現(xiàn)的。該RF收發(fā)器電路包括根據(jù)本文描述的實施例的VCO系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本文實施例的第五方面，該目標(biāo)是通過包括根據(jù)本文描述的實施例的集成RF收發(fā)器電路的通信設(shè)備來實現(xiàn)的。
[0015]根據(jù)本文實施例的第六方面，該目標(biāo)是通過在用于調(diào)頻的集成電路中使用根據(jù)本文描述的實施例的電感布局而實現(xiàn)的。
[0016]本文實施例的優(yōu)點是，與現(xiàn)有技術(shù)的電感布局相比，改善的電感布局提供了相對于電感布局的使用面積而言增大的調(diào)諧范圍。
[0017]本文實施例進(jìn)一步的優(yōu)點是在其中兩個VCO被選中以滿足要求的調(diào)頻范圍的情況下提供有吸引力的寬調(diào)頻范圍方案。
【附圖說明】
[0018]這里參考相應(yīng)的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例的示例，其中:
[0019]圖1是平面布局圖，其中示出了包括具有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布局的電感的集成電路；
[0020]圖2不意性地不出了包括一個O形和一個8形電感的電感布局的實施例；
[0021]圖3示意性地示出了包括兩個8形電感的電感布局的實施例；
[0022]圖4a、4b示意性地示出了包括兩個三葉草形電感的電感布局的實施例；
[0023]圖5示意性地示出了一個8形電感的實施例；
[0024]圖6示出了包括兩個多匝電感線圈的8形電感的實施例；
[0025]圖7是示出了 VCO系統(tǒng)的實施例的平面布局圖；以及
[0026]圖8示意性地示出了兩個獨立的VCO的頻率范圍如何被組合到整個調(diào)諧范圍中。
【具體實施方式】
[0027]這里將會通過下面非限制性的描述來解釋本發(fā)明。
[0028]圖2、3和4示意性地示出了電感布局200、300、400的實施例。電感布局200、300、400的實施例與現(xiàn)有技術(shù)中采用相同面積尺寸的電感布局相比，相對于集成電路(圖2-4中未示出)的使用面積，提供了增大的調(diào)頻范圍。
[0029]電感布局200、300、400包括第一電感210、310、410和第二電感220、320、420。第一和第二電感210、310、410 ;220、320、420是在電氣上和磁場上獨立的電感。
[0030]表達(dá)的“電氣上和磁場上獨立的電感”意味著這些電感具有非常小的電磁耦合系數(shù)k，通常遠(yuǎn)小于0.1o因此，作為獨立電感的第一和第二電感210、310、410 ;220、320、420彼此表現(xiàn)出無電磁相互作用或者很低的電磁相互作用。
[0031]進(jìn)一步地，第一和第二電感210、310、410 ;220、320、420共心地布置在集成電路上。
[0032]表達(dá)的“共心地設(shè)置在集成電路上”意味著這些電感設(shè)置在集成電路上，從而使得它們共享同一中心，例如第一電感210、310、410的中心和第二電感220、320、420的中心是相同的。換句話說，第一電感210、310、410的中心和第二電感220、320、420的中心是一致的。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里使用的術(shù)語“共心地”并不限于其中的一個電感小于另一個電感并設(shè)置在其內(nèi)側(cè)這種情況，而是應(yīng)當(dāng)被理解為這兩個電感可以是相同尺寸并仍然共心地設(shè)置。
[0033]進(jìn)一步的，第一和第二電感210、310、410 ;220、320、420中的至少一個是具有第一對稱軸226、316、326、416、426的多線圈電感。
[0034]圖2不意性地不出了電感布局200的第一實施例。如圖所不，電感布局200包括第一電感210。第一電感210具有單電感繞組212，其是具有單線圈212a的O形。進(jìn)一步的，第一電感210包括第一和第二電感端子214a、214b，以及第一和第二對稱軸216a、216b。第一和第二對稱軸216a、216b的交叉點限定第一電感210的中心。
[0035]電感布局200包括進(jìn)一步的第二電感220。第二電感220是包括電感繞組222的多線圈電感。電感繞組