专利名称：具有多个变压比的集成变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在集成电子元件中的变压器。本发明尤其涉及用在射频(RF)集成电路中的变压器。
背景技术：
为了线性化无线电传输，射频发射器和接收器使用差分结构。然而，天线以及与天线连接的功率放大器都没有这种差分结构。因此，在将来自通信电路的差分信号传输到功率放大级和天线(天线级的简称)之前，应当将该差分信号进行转换。目前，无线电发射器和接收器工作在不同的模式下和不同的频带上。此外，发射器和接收器具有用于各种应用的不同输出。例如，一些装置可以按照不同的标准工作，且因此具有不同的天线级(例如按照WCDMA和按照GSM/EDGE工作)。 磁性变压器用于执行该转换，并还用于将来自这些电路的输出与特定的天线放大器相匹配。这些变压器包括电感器，且在集成电路中包括这些电感器需要大的硅表面区域。因此，当每个天线级都需要具有变压器的电路时，在集成电路中将消耗大量空间。下面将参照图I描述现有技术中的射频电路。匹配电路MATCH位于在其一侧的两个通信电路CIRCl与CIRC2和在其另一侧的两个天线放大器AMPLIl与AMPLI2之间。天线放大器APMLIl和APMLI2分别连接天线ANTl和 ANT2。电路MATCH包括分别联接电路CIRCl和CIRC2的两个变压器TRSFOl和TRSF02。电路CIRCl和CIRC2具有差分结构。每个电路的两个输出端连接变压器的初级电路的两端。变压器的次级电路一端接地，一端连接放大器AMPLIl或AMPLI2。因此，在这种结构中使用两个独立的变压器。每个变压器都在硅衬底上占据空间。
发明内容
因此，需要一种允许差分级和单输入级之间的匹配且占据更少的硅表面区域的射频电路。为此提出一种射频电路，该射频电路包括具有第一初级电路、第二初级电路和次级电路的变压器。所述次级电路包括集成的第一电感器，所述第一电感器位于与该电路的表面正交的轴线上，且位于集成的第二电感器和集成的第三电感器之间，所述第二电感器和第三电感器分别包括在所述第一初级电路和第二初级电路中。本发明利用当前所生产的集成电路中的大量的层。例如，该电路为CMOS电路。在本发明中，不同的初级电感器与同一次级电感器相关联。这允许在单个电感器所占据的表面区域上获得不同的变压比。例如，所使用的电感器是基本上平面的且每个电感器基本上包括在该电路的一层中。在制作电感器时，为了使电感器的两条轨道相交，需要在相邻层上制作桥梁。因此，将“基本上包括在该电路的一层中”理解为意味着电感器的主要部分位于一层中，且例如，作为桥梁的部分包括在相邻层中。 例如，所述电感器包括给定数量的同心线圈。所述线圈可以形成在该电路的同一层中或该电路的若干层中。此外，所述线圈可以具有不同形状。例如，所述线圈可以具有方形、八角形、圆形、八字形或其它形状。在一些实施方式中，变压器位于射频电路和天线之间的匹配级中。对不同的初级电路可以具有不同的变压比。例如，通过制作具有不同数量线圈的 第一电感器和第二电感器来获得变压比。本发明的电路可以包括针对同一次级电路的两个以上初级电路。在本发明的一些实施方式中，该电路包括初级电路的控制单元。该控制单元被配置成每次仅使一个初级电路工作。例如，控制电路允许选择变压比。例如，所述控制单元包括电流控制的可变阻抗电路或开关，以电力地且选择性地隔离第一初级电路和第二初级电路中的一个初级电路。本发明的另一目标是一种包括本发明的电路的通信终端。所述终端至少具有如本发明的电路所提供的同样的优势。
通过阅读下面的描述，本发明的其它特点和优势将变得明显。该描述仅仅是示例性的，且参照附图阅读该描述，其中，除了图I :-图2示出一个实施方式的射频电路；-图3示意性示出根据一个实施方式的电路的变压器的电感器的布置；-图4和图5示出根据两个实施方式的两个控制单元；和-图6示出根据一个实施方式的终端。
具体实施例方式下面将参照图2描述根据一个实施方式的射频电路。图2中的结构再次使用之前参照图I所描述的电路的元件CIRC1、CIRC2、AMPLI1、AMPLI2、ANTI、ANT2。在本实施方式中，位于电路CIRCl、CIRC2和放大器AMPLII、AMPLI2之间的匹配电路MATCH包括具有次级电路SECOND的变压器TRSF0，该次级电路SECOND包括电感器IND，该电感器IND —端连接第一放大器AMPLIl且另一端连接第二放大器AMPLI2。此外，该变压器包括与次级电路SECOND磁耦合的两个初级电路PRMl和PRIM2。初级电路PRMl和PRIM2分别包括电感器INDl和IND2。电路PRMl的两个输出端连接电路CIRC I的两端，且电路PRM2的两端连接电路CIRC2的两输出端。因此，可以根据是否要使用天线ANTl或天线ANT2，来使用初级电路PRMl或初级电路PRM2。例如，选择针对PRMIl或PRMI2的变压比。
下面将参照图3描述电感器INDl、IND2和IND的布置。在本图中描述了 3个电感器IND1、IND2、IND。这些电感器基本上是平面电感器(在上述情况中)，每个电感器包括给定数量的八角线圈。
使用本领域的技术人员所知的集成电路刻蚀工艺制作这些电感器，例如使用光刻蚀技术。在所描述的示例中，在变压器的次级电路中所包括的电感器IND位于初级电路PRIMl和PRM2的线圈INDl和IND2之间。此外，同心地布置电感器以确保满意的磁耦合。电感器INDl包括4个线圈，而电感器IND2包括3个线圈。因此，电路PRMl和PRIM2具有不同的变压比。变压比是次级电路中的线圈数量与初级电路中的线圈数量的比例。每个电感器的线圈几乎是共面的。因此这些共面的部分可以在同一电路层。电感器还包括形成不同线圈间的桥梁的某些部分。这些形成桥梁的部分可以包括在与包括基本上共面的线圈的层相邻的层中。在图4所示的实施方式中，通过一组晶体管控制电路MATCH。布置这些晶体管使得这些晶体管作为电路PRMl、PRIM2和SECOND的支路上的开关。信号Cmd控制电路PRMl上的晶体管和联接放大器AMPLI2的电路SECOND的支路上的晶体管。信号CmcLnot控制其它晶体管，信号CmcLnot是信号Cmd的补集。因此，当信号Cmd所控制的晶体管通过电流时，信号CmcLnot所控制的晶体管不通过电流。联接至次级电路的晶体管，其漏极连接次级电路且其源极接地。采用这种方式，可以在使用电路PRMl以连接电路CIRCl与放大器AMPLl和使用电路PRM2以连接电路CIRC2与放大器AMPL2之间交替变化。为了将CIRCl连接到AMPLII，激活信号Cmd，使该信号所控制的晶体管通过电流。在这种情况下，电路PR頂I闭合，连接AMPLI2的次级支路接地，且连接AMPLIl的次级支路上的晶体管不通过电流。对称地，为了将CIRC2连接到AMPLI2，停用信号Cmd，使信号Cmd_not所控制的晶体管通过电流。在这种情况下，电路PRMl断开，电路CIRC2闭合，连接AMPLIl的次级支路接地，且连接AMPLI2的次级支路上晶体管不通过电流。在图5所示的实施方式中，两个可变阻抗电路MPEDl和MPED2代替电路PRMl和PRM2上的晶体管。电流源控制这些电路中的每个电路，所述电流源自身由用于电流源控制电路IMPEDl的信号Cmd和用于电流源控制电路MPED2的信号Cmd_not控制。例如，电路MPEDl和MPED2为运算放大器。电流源联接放大器以获得运算放大器的为0或无穷大(理论上)的输出阻抗。本领域技术人员将明白，从参照图4所描述的电路的操作推理该控制电路的操作。下面参照图6描述根据本发明的实施方式的通信终端。终端TERM包括用于控制该终端的处理单元PR0C。该终端还包括用于通信目的的通信单元COM和天线ANT。该终端还包括具有本发明的电路的匹配电路MATCH。当然，本发明不限于上述实施方式。本发明的适用范围扩及所有等效变型。
权利要求
1.一种集成射频电路，包括具有第一初级电路(PR頂I)、第二初级电路(PRM2)和次级电路的变压器(TRSFO)，所述次级电路(SECOND)包括集成的第一电感器(IND)，所述第一电感器位于与该射频电路的表面正交的轴线上，且位于集成的第二电感器(INDl)和集成的第三电感器(IND2)之间，所述第二电感器和所述第三电感器分别包括在所述第一初级电路和所述第二初级电路中，其中，所述射频电路是多层的且所述第一电感器、第二电感器和第三电感器是基本上平面的，且其中，这些电感器中的每个电感器基本上包括在所述射频电路的一层中。
2.如权利要求I所述的射频电路，其中，所述电感器包括给定数量N个同心线圈，其中，N为大于I的整数。
3.如前述任一项权利要求所述的射频电路，其中，所述变压器位于所述射频电路的匹配级(MATCH)中，以便进行所述射频电路和至少一根天线(ANT1、ANT2)之间的匹配。
4.如前述任一项权利要求所述的射频电路，其中，所述第一初级电路和第二初级电路具有不同的变压比。
5.如前述任一项权利要求所述的射频电路，还包括所述第一初级电路和第二初级电路的控制单元，所述控制单元被配置成每次仅使所述第一初级电路和第二初级电路中的一个初级电路工作。
6.如权利要求5所述的射频电路，其中，所述控制单元包括用于电力地且选择性地隔离所述第一初级电路和第二初级电路中的一个初级电路的开关。
7.如权利要求5所述的射频电路，其中，所述控制单元包括用于电力地且选择性地隔离所述第一初级电路和第二初级电路中的一个初级电路的电流控制的可变阻抗电路。
8.一种通信终端(TERM)，包括 -通信单元(COM)； -至少一根天线(ANT)； 其中，所述终端还包括 在所述通信单元和所述至少一根天线之间的如权利要求I到7中任一项所述的匹配电路(MATCH)。
全文摘要
本发明提出了一种射频电路，该射频电路包括具有第一初级电路、第二初级电路和次级电路的变压器，所述次级电路包括集成的第一电感器，该第一电感器位于该电路的表面的正交轴线上，且位于分别包括在所述第一初级电路和第二初级电路中的集成的第二电感器和第三电感器之间。
文档编号H01F19/04GK102714084SQ201080053684
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者克里斯托夫·科迪埃, 奥利维尔·泰松, 托马斯·弗朗索瓦 申请人:意法爱立信(法国)有限公司, 意法爱立信有限公司