用于电感器件的耦合结构的制作方法_2

文档序号:9550889阅读:来源:国知局
补输出振荡信号。第一输出振荡信号和第一互补输出振荡信号具有根据电感器件110A的 电气特性和电容器件120A的电气特性而决定的预定频率。在一些实施例中,如果电感器 件110A的电感为Ln,而电容器件120A的电容为Cn,根据以下等式来确定预定的频率 F〇sc (单位:Hz):
[0049]
[0050] 在一些应用中,具有与振荡器100A类似结构的振荡器还被称为"LC谐振振荡器"。 在一些实施例中,晶体管132A和134A是P型晶体管。在一些实施例中,其他类型的有源反 馈器件也可用作有源反馈器件130A。
[0051] 电感器件110A包括组合起来形成为导电线圈的电感器112A和电感器114A。电感 器112A连接在节点152A与电源参考节点164A之间,而电感器114A连接在节点154A与电 源参考节点164A之间。
[0052] 电容器件120A包括粗调电容器122A和微调电容器124A。在一些实施例中,根据 来自总线126A的一组数字信号来设定粗调电容器122A的电容。在一些实施例中,由一组 硬连线的电容器来代替粗调电容器122A,因此粗调电容器122A的电容是固定的,并且省略 总线126A。在一些实施例中,根据来自路径128A的模拟信号来设定微调电容器124A的电 容。在一些实施例中,通过控制粗调电容器122A或微调电容器124A可调节振荡器100A的 谐振频率。
[0053] 开关器件140A被配置为在开关器件140A导通时,将节点152A和154A处的信号 设定为相应的预定电压电平。例如,当开关器件140A导通时,节点152A和154A电连接在 一起。在这种情况下,晶体管132A和134A与电感器112A和114A用作电压驱动器,并且将 节点152A和154A处的信号设定为可根据晶体管132A、134A以及电感器112A和114A的阻 抗而确定的电压电平。在一些实施例中,当开关器件140A导通时,将节点152A和154A处 的信号的电压电平大约设定为电源参考节点164A和接地参考节点162A的中间值。
[0054] 通过路径170A上的信号来控制开关器件140A。在一些实施例中,路径170A上的 控制信号是用于促使节点152A和154A处的振荡信号交叉(crossingover)的脉冲信号。 因此,在本发明中,开关器件140A还被称为复位器件或脉冲注入器件。在一些实施例中,开 关器件140A是晶体管。在一些实施例中,开关器件140A是P型晶体管、N型晶体管或传输 门。在一些实施例中省略开关器件140A。
[0055] 振荡器100B包括电感器件110B、电容器件120B、有源反馈器件130B、开关器件 140B、输出节点152B和互补输出节点154B。振荡器100B和振荡器100A具有基本相同的配 置。振荡器100B的组件类似于振荡器100A的组件,并且具有类似的参考标号(除了对应 的后缀由"A"变到"B")。振荡器100B的特性和功能基本类似于上述振荡器100A的特性 和功能,因此不再重复对振荡器100B的详细的描述。
[0056] 在一些实施例中,振荡器100A和振荡器100B位于同一衬底上、位于同一封装衬底 上的不同衬底上、位于衬底堆叠件的不同衬底上或位于管芯堆叠件的不同衬底上。在一些 实施例中,利用功率分配网络,使得电源参考节点164A和164B具有基本相同的电源电压电 平,并且使得接地参考节点162A和162B具有基本相同的接地参考电压电平。在一些实施 例中,总线126A和126B上的数字信号具有相同的逻辑值。
[0057] 在一些实施例中,通过基于共用信号的信号分配网络来提供路径170A和路径 170B上的信号。在一些实施例中,路径170A和路径170B上的信号是同步信号。在一些实施 例中,路径170A和路径170B上的信号是脉冲信号。在一些实施例中,振荡器100A和100B 的输出振荡信号的预定频率是路径170A和路径170B上的信号频率的整数倍。
[0058] 而且,振荡器100A的电感器件110A和振荡器100B的电感器件110B磁耦合(如 虚线箭头180所示)。电感器件110A与电感器件110B之间的磁耦合是指,由操作电感器 件110A而生成的磁通量影响电感器件110B的操作,反之亦然。在一些实施例中,类似于振 荡器100A和100B所设置的位置,电感器件110A和电感器件110B位于同一衬底上、位于 同一封装衬底上的不同衬底上、位于衬底堆叠件的不同衬底上或位于管芯堆叠件的不同衬 底上。电感器件110A和电感器件110B被配置为衰减振荡器100A的节点152A处和振荡 器100B的节点152B处的振荡信号中的异相分量,并且增强振荡器100A的节点152A处和 振荡器100B的节点152B处的振荡信号中的同相分量。结果,在启动振荡器100A和振荡器 100B之后,节点152A和152B处的输出振荡信号最终稳定为同相振荡信号。换言之,电感器 件110A和电感器件110B被配置为使振荡器100A和振荡器100B生成的振荡信号同步。
[0059] 在一些实施例中,为了使互感足以在预定的一段时间内使振荡器100A和振荡器 100B达到同步,振荡器100A的电感器件110A和振荡器100B的电感器件110B的距离等于 或小于预定距离。在一些实施例中,预定的距离为具有振荡信号的预定频率的电磁波的波 长的一半。在一些实施例中,输出振荡信号的预定频率在100MHz至20GHz的范围内。
[0060] 图2A是根据一个或多个实施例的可用作粗调电容器122A或粗调电容器122B的 电容器阵列200的示意图。电容器阵列200包括第一节点202、第二节点204、K个晶体管 212-1至212-K以及2K个电容器222-1至222-K和224-1至224-K,其中K是正整数。第 一节点202和第二节点204可用于与对应的节点152A或节点154A连接,或与对应的节点 152B或节点154B连接。电容器222-1至222-K连接至第一节点202,电容器224-1至224-K 连接至第二节点204,以及晶体管212-1至212-K连接在由电容器222-1至222-K与224-1 至224-K构成的对应的电容器对之间。晶体管212-1至212-K用作开关并且受到控制信号 B[0]、B[1]至B[K-1]的控制。
[0061] 在一些实施例中,晶体管212-1至212-K是P型晶体管或N型晶体管。在一些实 施例中,由传输门或其他类型的开关来代替晶体管212-1至212-K。在一些实施例中,电容 器222-1至222-K和224-1至224-K是金属-氧化物-金属电容器或金属-绝缘体-金属 电容器。
[0062] 在一些实施例中,每一条路径(包括晶体管212-1至212-K中的一个、电容器 222-1至222-K中的一个对应的电容器和电容器224-1至224-K中的一个对应的电容器) 的总电容具有相同的值。在这些情况下,采用一元编码格式(unarycodingformat)来对 控制信号B[0 :K-1]进行编码。在一些实施例中,以上限定的每一条路径的总电容相当于预 定的单元电容值的以下倍数之一 :2°倍、2 1倍、…、2K1倍。在这些可选情况下,采用二元编 码格式来对控制信号B[0 :K-1]进行编码。
[0063] 图2Β是根据一个或多个实施例的可用作图1中的微调电容器124Α或微调电容器 124Β的变容二极管250的示意图。变容二极管250包括第一节点252、第二节点254、控制 节点256以及晶体管262和264。第一节点252和第二节点254可用于与对应的节点152Α 或节点154Α连接,或与对应的节点152Β或节点154Β连接。晶体管262具有与第一节点 252连接在一起的漏极端和源极端。晶体管262具有与控制节点256连接的栅极端。晶体 管264具有与第二节点254连接在一起的漏极端和源极端。晶体管264具有与控制节点 256连接的栅极端。控制节点256被配置为接收模拟控制信号VttP,诸如,路径128Α或128Β 上的控制信号。响应于控制信号VttP的电压电平,节点252与254之间的总电容是可调的。 在一些实施例中,晶体管262和264是Ρ型晶体管或Ν型晶体管。
[0064] 在图1中,仅描述了两个振荡器100Α和100Β。然而,在一些实施例中,一个集成电 路中有用于生成时钟信号的两个以上的振荡器。而且,振荡器100Α的电感器件110Α或振 荡器100Β的电感器件110Β可以与两个或多个振荡器中的两个以上的电感器件磁耦合。
[0065] 例如,图3是根据一个或多个实施例的六个振荡器300Α至300F的不意图。振荡 器300Α至300F具有与上述振荡器100Α类似的配置。此外,振荡器300Α至300F具有对应 的电感器件310Α至310F。省略振荡器300Α至300F的其他细节。
[0066] 如图3所示,电感器件310Α与310Β磁耦合(虚线箭头380Α);电感器件310Β与 310C磁耦合(虚线箭头380Β);电感器件310D与310Ε磁耦合(虚线箭头380C);电感器件 310Ε与310F磁耦合(虚线箭头380D);电感器件310Α与310D磁耦合(虚线箭头380Ε); 电感器件310Β与310Ε磁耦合(虚线箭头380F);以及电感器件310C与310F磁耦合(虚 线箭头380G)。在该实施例中,互感耦合380Α至380G被配置为使振荡器300Α至300F生成 具有近似相同的预定频率和近似相同的相位的振荡信号。
[0067] 在一些实施例中,电感器件310Α至310F形成在同一衬底上、形成在同一封装衬底 上的不同衬底上、形成在衬底堆叠件的不同
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