专利名称：一种有源滤波器及芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子器件领域，更具体的说，涉及一种有源滤波器，尤其是一种片上有源复数滤波器的芯片面积复用技术，在保持复数滤波器性能不变的情况下，极大的减小了复数滤波器的芯片面积，有助于降低整个芯片的面积及制造成本。
背景技术：
作为有源滤波器的一种，复数滤波器是低中频射频收发机芯片中核心模块之一，通常位于混频器之后，解调器之前，完成镜像抑制及信道选择功能。在射频系统中，信号到达混频器之后，分为正交4路信号，此时射频有用信号及镜像信号在复频域位于不同的频率处，复数滤波器可以在复频域上保留有用信号而滤除镜像信号。同时复数滤波器可以将信道外干扰滤除，达到信道选择的功能。通常复数滤波器由有源RC实数低通滤波器经过频率变化得到。如图I所示，电路100，101为两个完全相同的实数低通滤波器，由运放103，105及电阻电容构成，分别传输IQ正交4路信号，电路104中4个电阻位于电路100和101中间，完成频率平移，实现复数滤波器的功能。图I中Cl、C2、C3、C4等为金属绝缘体金属电容(mimcap)，由固定电容及电容阵列组成。复数滤波器的3dB带宽由电阻与电容的乘积决定，而工艺中电阻电容随工艺温度偏差很大，导致其乘积变化大从而使得复数滤波器3dB带宽随工艺温度变化很大。所以需要对其乘积进行校正。通常情况下，校正算法通过校正电容来校正其与电阻的乘积。图2所示电路为图I中的电容102。电容校正阵列取5位控制，201 205为开关，206 210为相应的5个校正电容阵列，大小分别为0)、20)、40)、80)、160)，如图中所示，总的校正电容为33个。假设单位电容取面积10X10 um~2,再加上固定电容211的面积，那么整个电容的面积将非常巨大。如果加大校正位数，面积还将继续增大。通常，在目前的射频收发机设计中，滤波器往往占据主要的面积，严重增加了芯片的成本。这对于致力于降低成本的射频收发机来说，是不可接受的。图3为传统的滤波器版图布局。版图301为图2电容阵列电路102的版图，占据很大面积，版图302、303分别为滤波器中运放电路及电阻电路的版图。从图中看出，整个滤波器占据了射频芯片中很大的面积，给降低成本带来了巨大的压力。同时滤波器中运放输入输出要连接到电容的两端，而电容面积巨大，导致连接线很长，寄生变大，严重影响滤波器的性能。有源滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，是该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。而现有有源滤波器存在价格高容量小的缺点。
实用新型内容本实用新型的目的是在集成大电容时，在优化复数滤波器性能的基础上，减小复数滤波器的面积，从而能够帮助降低整个芯片的面积和成本。为了克服现有技 术中的上述问题，实现上述目的，本实用新型将复数滤波器除电容外其余电路(包括有源电路无源电路)置于电容下面，实现芯片面积复用。本实用新型提出一种有源滤波器，包括相互连接的金属绝缘体金属电容阵列、电阻和有源电路，其特征在于所述电阻和有源电路位于所述金属绝缘体金属电容阵列的下层。进一步，该有源滤波器还包括金属屏蔽层，所述金属屏蔽层位于所述金属绝缘体金属电容阵列的下层，并位于所述电阻和有源电路的上层，所述金属屏蔽层接地。进一步，所述有源电路是运算放大电路。本实用新型还提出了一种芯片，其包含上述所述的有源滤波器。进一步，所述芯片中的所述有源滤波器是复数滤波器。进一步，所述芯片还包括混频器、解调器，所述混频器、复数滤波器、解调器依次相连，所述芯片用于射频收发。本实用新型的有益效果是与现有有源滤波器相比比较，本实用新型实现了面积复用，节省面积，降低成本，并且缩短了金属绝缘体金属电容与其他电路的连线，优化了性倉泛。
图I为复数滤波器电路图。图2为图I中电容102的电容阵列电路。图3为传统的版图布局。图4为本实用新型的版图布局。 图5为图4方案在垂直方向的截面图。
具体实施方式
以下以复数滤波器为例结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。图4是本实用新型提出的方案，图中301为电容阵列版图，302为电阻版图，303为运放版图。本实用新型提出的方案将复数滤波器电路中的电阻版图302及有源电路版图如运放版图303置于电容阵列版图301下面，复用面积，很明显与传统版图方案相比，节省了大量的面积，同时由于运放置于电容阵列下面，其输入输出与电容的连线更短，寄生更小，可以极大的优化性能。这个方案能够实施的基本思想是利用了现代CMOS工艺具有多层布线，在垂直方向上呈现立体形态的特点。在工艺制作上，mimcap的上级板(CTM)，下级板(CBM)通常位于顶层金属与次顶层金属之间，而电阻及运放、偏置等有源电路位于底层，工艺上使用底层金属连线、多晶娃栅、娃衬底，与mimcap电容不会产生冲突。图5是图4的方案在垂直方向的截面图。503和504为mimcap的上下级板，302为电阻版图示意图，303为运放版图示意图，502为底层金属连线。可见,垂直方向上,金属绝缘体金属电容阵列在上面，而运放及电阻版图在下面，彼此之间的距离很远，不会出现冲突。进一步，根据实际电路及芯片金属层数，考虑电路是否对干扰敏感，可以在电容阵列版图301下方加入金属屏蔽层501，此金属屏蔽层连接到地。版图上，复数滤波器的金属绝缘体金属电容阵列版图下面放置有源电路及电阻器件版图，实现面积复用，节省面积，降低成本，并且缩短了 mimcap电容与其他电路的连线，优化了性能。本实用新型提出的将mimcap电容下面放置器件的版图布局方法，虽然是针对复数滤波器，也可以适用于任何其他滤波器，来减小面积。但事实上这是一种版图的布局技术，完全可以不用针对特定的电路和特定的用途。以及使用mimcap电容的任何电路，都可以根据实际情况决定是否将器件放置于mimcap下面。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求1.一种有源滤波器，包括相互连接的金属绝缘体金属电容阵列、电阻和有源电路，其特征在于所述电阻和有源电路位于所述金属绝缘体金属电容阵列的下层。
2.根据权利要求I所述的有源滤波器，其特征在于，还包括金属屏蔽层，所述金属屏蔽层位于所述金属绝缘体金属电容阵列的下层，并位于所述电阻和有源电路的上层，所述金属屏蔽层接地。
3.根据权利要求1-2任一项所述的有源滤波器，其特征在于，所述有源电路是运算放大电路。
4.一种芯片，其特征在于，包含权利要求1-3任一项所述的有源滤波器。
5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述有源滤波器是复数滤波器。
6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，还包括混频器、解调器，所述混频器、复数滤波器、解调器依次相连，所述芯片用于射频收发。
专利摘要本实用新型提供了一种有源滤波器，包括相互连接的金属绝缘体金属电容阵列、电阻和有源电路，其特征在于所述电阻和有源电路位于所述金属绝缘体金属电容阵列的下层。进一步，本实用新型还提供了一种含有上述有源滤波器的芯片。与传统复数滤波器版图布局方法比较，本实用新型实现了面积复用，节省面积，降低成本，并且缩短了金属绝缘体金属电容与其他电路的连线，优化了性能。
文档编号H02J3/18GK202474858SQ20112057032
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者戚建烨, 褚晓峰, 陈世超 申请人:国民技术股份有限公司