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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft
weiterhin eine integrierte Schaltung.
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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet von integrierten Halbleiter-Schaltungen
(integrated circuit, IC), in denen hochfrequente Signale beispielsweise im
Mikrowellenbereich verarbeitet werden. Sie liegt insbesondere auf
dem Gebiet von integrierten Schaltungsanordnungen mit integrierten
Induktivitäten (Leiterschleifen, „Spulen"), die sehr kleine
vorgegebene Induktivitätswerte
unterhalb von ca. 1 nH (nano-Henry) aufweisen müssen. Solche Spulen werden vielfach
zur Verarbeitung hochfrequenter (HF) Signale z.B. in integrierten
HF-Frontend-Schaltungen
benötigt,
mit deren Hilfe in Sende-/Empfangsvorrichtungen von Kommunikationssystemen
ein HF-Empfangssignal, wie z.B. ein über eine Antenne empfangenes
Funksignal im Gigahertzbereich, in ein Quadratursignal mit einer
niedrigeren, festen Frequenz überführt wird.
Hierbei sind die Spulen beispielsweise Bestandteil von Verstärkern, Oszillatoren
oder Filtern.
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Bei
der Realisierung von integrierten Schaltungsanordnungen mit einer
solchen Spule und mindestens einer weiteren, mit der Spule verbundenen und
ebenfalls integrierten Schaltungskomponente tritt eine Vielzahl
von Problemen auf.
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So
können
bereits die Zuleitungen, über
die die Spule mit der weiteren Schaltungskomponente verbunden ist,
eine Länge
und damit eine Induktivität aufweisen,
die in der Größenordnung
des vorgegebenen Induktivitätswerts
liegt oder diesen gar übersteigt,
so daß die
Spule faktisch nicht an die Schaltungskomponente anschließbar ist.
In jedem Falle reduzieren die Zuleitungsinduktivitäten den
ohnehin sehr kleinen Induktivitätswert
der zu realisierenden Spule weiter, so daß ggf. eine Spule mit einem
extrem kleinen Induktivitätswert
z.B. im zweistelligen pH-Bereich (piko-Henry) zu integrieren ist.
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Problematisch
ist weiterhin, daß die
Zuleitungen häufig
in einer Metallisierung der integrierten Schaltung angeordnet sind,
die eine kleinere Schichtdicke aufweist als die Metallisierung,
in der die Spulenleiterbahn ausgeführt ist. Weiterhin weisen die
Zuleitungen oft eine geringere Bahnbreite auf als die Spulenleiter bahn.
Die Güte
der Zuleitungsinduktivitäten
liegt daher in der Regel unterhalb der Güte der eigentlichen Spule,
so daß die
Schaltungsanordnung eine Gesamtgüte
aufweist, die nachteiligerweise ggf. deutlich unter der Güte der eigentlichen
Spule liegt.
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Außerdem ist
bei sehr kleinen Induktivitätswerten
der eigentlichen Spule nachteilig, daß die Spule in der jeweiligen
Herstellungstechnologie ggf. nicht mehr integriert werden kann.
So kann z.B. die Spule geometrisch nicht mehr darstellbar sein,
weil die erforderliche Länge
ihrer Leiterbahn derart klein ist, daß die Entwurfsregeln der Herstellungstechnologie
keine geschlossene Figur zulassen. Weiterhin kann der erforderliche
innere Durchmesser der Spule so klein sein, daß erhöhte elektromagnetische Verluste
auftreten, was die Spulengüte
und damit ggf. auch die Gesamtgüte
der Schaltungsanordnung negativ beeinflußt.
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Weiterhin
ist problematisch, daß sich
Toleranzen z.B. in der Breite der Spulenleiterbahn (z.B. ±1 μm) bei sehr
kleinen Induktivitätswerten
der Spule stark auf den Induktivitätswert auswirken. Auch Zuleitungstoleranzen
können
einen problematischen Einfluß haben.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
einfach zu realisierende integrierte Schaltungsanordnung der genannten
Art anzugeben, die auch bei sehr kleinen vorgegebenen Induktivitätswerten
eine hohe Gesamtgüte
bei niedrigen Toleranzen und eine an die Schaltungskomponente anschließbare und
in der Herstellungstechnologie integrierbare Spule aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine integrierte Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und eine integrierte Schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
13.
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Die
erfindungsgemäße integrierte
Schaltungsanordnung beinhaltet a) eine einen vergebbaren Induktivitätswert L
aufweisende induktive Einheit und eine Schaltungskomponente, wobei
die induktive Einheit eine erste Induktivität mit einer ersten Spule und
ersten Zuleitungen aufweist, die die erste Spule mit der Schaltungskomponente
verbinden, b) wobei die induktive Einheit mindestens eine parallel
zur ersten Induktivität
geschaltete zweite Induktivität
mit einer zweiten Spule und zweiten Zuleitungen aufweist, die die
zweite Spule mit der Schaltungskomponente verbinden, und c) wobei
die ersten und zweiten Spulen so ausgestaltet sind, daß ihre Induktivitätswerte L1
bzw. L2 im wesentlichen mit einer Differenz zwischen dem mit der
Anzahl N der Induktivitäten
multiplizier ten vorgebbaren Induktivitätswert L und einem effektiven
Induktivitätswert
aller Zuleitungen übereinstimmen.
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Die
erfindungsgemäße integrierte
Schaltung weist mindestens eine solche Schaltungsanordnung auf.
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Das
Wesen der Erfindung besteht darin, mindestens zwei (N ≥ 2) Induktivitäten, die
jeweils eine Spule und die dazugehörigen Zuleitungen aufweisen, parallel
zu schalten und die Spulen so auszugestalten, daß ihre Induktivitätswerte
(jeweils) im wesentlichen mit der Differenz N·L – Lz_eff übereinstimmen, wobei Lz_eff
den effektiven (Gesamt)Induktivitätswert aller Zuleitungen bezeichnet.
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Hierdurch
verringert sich der nachteilige Einfluß von Zuleitungsinduktivitäten auf
die Induktivitätswerte
der zu realisierenden Spulen: Infolge der niedrigeren effektiven
Zuleitungsinduktivität
wird der höhere
Induktivitätswert
der zu realisierenden Spulen weniger stark reduziert, so daß die Spulen
auch bei sehr kleinen vorgegebenen Induktivitätswerten an die Schaltungskomponente
angeschlossen und integriert werden kann. Auch der nachteilige Einfluß der Zuleitungsgüte auf die
Gesamtgüte
der Schaltungsanordnung wird reduziert. Weiterhin wirken sich herstellungsbedingte
Toleranzen weniger stark auf den vorgebbaren Induktivitätswert L
aus. Außerdem
können
die Spulen einfacher (bzw. überhaupt
erst) in der jeweiligen Herstellungstechnologie integriert werden und
weisen eine höhere
Güte auf,
da z.B. die Spulenleiterbahn nunmehr hinreichend lang ist, daß die Entwurfsregeln
eine geschlossene Figur zulassen und/oder der vergrößerte Spulendurchmesser
elektromagnetische Verluste reduziert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie
der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung zu entnehmen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die ersten und zweiten Spulen so ausgestaltet, daß ihre Induktivitätswerte
L1 bzw. L2 um maximal 30% von der Differenz N·L – Lz_eff abweichen. In einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
nehmen die ersten und zweiten Induktivitäten Induktivitätswerte an,
die sich um höchstens
20% voneinander unterscheiden. Hierdurch werden besonders hohe Gesamtgüten der
Schaltungsanordnung und selbst bei extrem niedrigen vorgegebenen
Induktivitätswerten anschließbare und
integrierbare Spulen erreicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die ersten
und zweiten Spulen jeweils mindestens eine Schleife einer Leiterbahn
auf. Dies ermöglicht
eine weitere Erhöhung
der Spulengüte und
damit der Gesamtgüte
der Schaltungsanordnung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten
und zweiten Spulen identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet.
Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Induktivitäten, d.h. die
Spulen und die Zuleitungen identisch oder symmetrisch zueinander
ausgebildet. Hierdurch vereinfacht sich die Entwicklung und die
Herstellung der Schaltungsanordnung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist genau eine zweite Induktivität
vorgesehen, d.h. N = 2. Solche Schaltungsanordnungen beanspruchen vorteilhaft
eine relativ kleine Chipfäche
der integrierten Schaltung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Schaltungskomponente zwischen der ersten Spule und einer
zweiten Spule angeordnet. Hierdurch wird der Einfluß der Zuleitungsinduktivitäten vorteilhaft
weiter reduziert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet die Schaltungskomponente
eine kapazitive Einheit, die vorzugsweise mindestens einen Metall-Isolator-Metall-Kondensator
(MIM), einen Varaktor, einen geschalteten MIM-Kondensator oder eine geschaltete Kondensatorbank
(CDAC) aufweist. Hierdurch können
vorteilhaft z.B. integrierte Schwingkreise realisiert werden, die
auch bei sehr kleinen Werten der Induktivität eine hohe Gesamtgüte und niedrige
Toleranzen aufweisen.
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In
typischen Ausgestaltungen ist die integrierte Schaltung als monolithisch
integrierte Schaltung, als Hybridschaltung oder als Multilager-Keramik-Schaltung
ausgebildet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Hierbei
zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
und
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4 ein
viertes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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In
den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Signale – sofern
nicht anders angegeben – mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
schematisch ein Layout eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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Die
integrierte Schaltungsanordnung 10 beinhaltet eine die
Bezugszeichen 11–16 umfassende induktive
Einheit, die einen vorgegebenen Induktivitätswert L aufweist, und eine
mit der induktiven Einheit verbundene (weitere) Schaltungskomponente 18.
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Die
Schaltungskomponente 18 weist vorzugsweise eine kapazitive
Einheit C1 auf, die beispielsweise mindestens einen Metall-Isolator-Metall-Kondensator
(MIM), einen Varaktor, einen geschalteten MIM-Kondensator oder eine
geschaltete Kondensatorbank (CDAC) beinhaltet. Eine solche Schaltungsanordnung
realisiert beispielsweise einen integrierten Schwingkreis für einen
Verstärker
oder Oszillator. In weiteren Ausführungsformen weist die Schaltungskomponente 18 mindestens
einen Transistor auf.
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Die
induktive Einheit 11–16 beinhaltet
eine erste Induktivität 11 mit
einer ersten Spule 12 und ersten Zuleitungen 13,
sowie eine parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltete zweite
Induktivität 14 mit einer
zweiten Spule 15 und zweiten Zuleitungen 16, wobei
die Spulen 12, 15 einen Induktivitätswert L1 bzw.
L2 aufweisen und die Zuleitungen 13, 16 die Spulen 12, 15 mit
der Schaltungskomponente 18 verbinden.
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Die
Spulen 12, 15 sind so ausgestaltet, daß ihre Induktivitätswerte
L1 bzw. L2 jeweils im wesentlichen mit dem doppelten vorgegebenen
Induktivitätswert
L abzüglich
dem effektiven (Gesamt)Induktivitätswert Lz_eff aller Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen: L1 ≅ 2·L – Lz_eff
und L2 ≅ 2·L – Lz_eff. (1)
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß sie möglichst übereinstimmende
Induktivitätswerte 11, 12 aufweisen.
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In
weiteren Ausführungsformen
weichen die Induktivitätswerte 11, 12 der
Spulen 12, 15 jeweils um maximal 30% von der Differenz
2·L – Lz_eff
ab. Vorzugsweise unterscheiden sich die Induktivitätswerte
der ersten und zweiten Induktivitäten 11, 14 um höchstens
20% voneinander.
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Wie
aus 1 zu erkennen ist, ist die Schaltungskomponente 18 vorzugsweise
zwischen den beiden Spulen 12, 15 angeordnet,
damit Zuleitungsinduktivitäten
und damit der Wert von Lz_eff möglichst
klein gehalten werden. Weiterhin ist die Schaltungskomponente 18 vorzugsweise
parallel zu den Induktivitäten 11, 14 bzw.
Spulen 12, 15 geschaltet.
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Die
Schaltungsanordnung 10 ist mit ihren Bestandteilen 12, 13, 15, 16 und 18 in
eine integrierte Schaltung (IC) integriert, die beispielsweise in
einer 0,35 μm
BiCMOS-Technologie realisiert ist.
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Wie
aus 1 zu erkennen ist, weisen die beiden Spulen 12, 15 jeweils
eine Schleife (eine Windung) einer Leiterbahn auf, die in einer
Metallisierungsebene der integrierten Schaltung, die der Zeichenebene
entspricht, angeordnet ist.
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Die
Spulen 12, 15 und/oder die Induktivitäten 11, 14 sind
vorzugsweise identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet.
So ist die Schaltungsanordnung 10 symmetrisch bezüglich einer
senkrecht auf der Spulenebene stehenden und zwischen den beiden
Spulen verlaufenden Symmetrieebene ausgestaltet, die in 1 durch
eine Symmetrieachse S dargestellt ist.
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Die
nachfolgenden Angaben beziehen sich exemplarisch auf eine von der
Anmelderin in einer 0,35 μm
BiCMOS-Technologie realisierte integrierte Schaltungsanordnung 10 mit
einer induktiven Einheit 11–16 und einer kapazitiven
Einheit 18 gemäß 1. Soll
die induktive Einheit 11–16 beispielsweise
einen vorgegebenen (Gesamt)Induktivitätswert von L = 200 PH aufweisen,
wobei jede der insgesamt vier Zuleitungen 13, 16 einen
Leiterbahnabschnitt (Länge
z.B. 100 μm,
Brei te z.B. 16 μm)
mit einem Induktivitätswert
von Lz = 50 pH aufweist, so ergeben sich die Induktivitätswerte 11, 12 der
Spulen 12, 15 gemäß Gleichung (1) zu Ls = L1 = L2 = 2·L – Lz_eff = 2·200 pH – 50 pH
= 350 pH, (2)wobei
zur Vereinfachung der Darstellung von identischen Induktivitätswerten
L1 = L2 ausgegangen wird und ein Spuleninduktivitätswert Ls
eingeführt
wurde. In Gleichung (2) ergibt sich der effektive (Gesamt)Induktivitätswert Lz_eff
= 50 pH der Zuleitungen 13, 16 aus einer Parallelschaltung
des Zuleitungspaars 13 mit dem Zuleitungspaar 16,
d.h. aus einer Parallelschaltung zweier Induktivitäten mit
einem Wert von jeweils 2·Lz
= 2·50
pH = 100 pH.
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Spulen
mit einem Induktivitätswert
von Ls = 350 pH können
in einer 0,35 μm
BiCMOS-Technologie mit einer relativ hohen Güte realisiert werden und weisen
z.B. – wie
in 1 dargestellt – eine Schleife (Windung) einer
Leiterbahn auf, wobei die Leiterbahn z.B. eine Breite von 24 μm und – in gestreckter
Form – eine
Länge von
ca. 450 μm
aufweist.
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Bezeichnen
Qs und Qz die Güten
der Spulen 12, 15 bzw. der Zuleitungen 13, 16,
so ergibt sich für die
Gesamtgüte
Q der Schaltungsanordnung 10 folgender Zusammenhang: Q = (Qs·Ls
+ Qz·2·Lz)/(Ls
+ 2·Lz). (3)
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Unter
der Annahme einer Spulengüte
von beispielsweise Qs = 10 und einer Zuleitungsgüte von z.B. Qz = 5 ergibt sich
mit den o.g. Werten für
Ls und Lz die Gesamtgüte
Q gemäß Gleichung
(3) zu Q = (10·350 pH + 5·100 pH)/(350
pH + 100 pH) = 8,88, (4)d.h.
die Gesamtgüte
Q entspricht ca. 89% der Spulengüte
Qs = 10.
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Entstehen
im Rahmen des Herstellungsprozesses beispielsweise Toleranzen von ±1 μm in der Breite
der Spulen- und Zuleitungsleiterbahnen, so variieren die Induktivitätswerte
der Spulen in einem Bereich von ca. 350 pH ± 3 pH und der Induktivitätswert der
Zuleitungen in einem Bereich von ca. 50 pH ± 1,5 pH. Der Gesamtinduktivitätswert L
schwankt damit in einem Bereich von ca. 200 pH ± 2,2 pH, was einer prozentualen
Toleranz von ca. 1% entspricht.
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Bekannte
Schaltungsanordnungen, bei denen eine Spule über Zuleitungen mit einer kapazitiven
Einheit verbunden ist, bei denen jedoch keine zweite, parallel geschaltete
Spule vorgesehen ist, erfordern für die Implementierung desselben vorgegebenen
Gesamtinduktivitätswertes
(L = 200 PH) unter den gleichen Randbedingungen die Realisierung
einer Spule mit einem Induktivitätswert
von Ls = L – Lz_eff = 200 pH – 100 pH
= 100 pH, (5)da
sich der effektive Induktivitätswert
Lz_eff der Zuleitungen in diesem Falle zu 100 pH ergibt. In der
genannten Technologie ist eine Realisierung einer Spule mit einem
Induktivitätswert
von nur 100 pH sehr schwierig, da eine solche Spule unter anderem
hohe Verluste aufweist.
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Selbst
wenn eine Realisierung einer solchen Spule mit der gleichen Güte Qs =
10 möglich
wäre (was
nicht der Fall ist), würde
eine solche bekannte Schaltungsanordnung die Gesamtgüte Q = (10·100
pH + 5·100
pH)/(100 pH + 100 pH) = 7,5 (6)aufweisen,
was einem Anteil von nur 75% der angenommenen Spulengüte entspricht.
Die erfindungsgemäß erreichte
Gesamtgüte
liegt damit gemäß Gleichung
(4) um mindestens 18% höher
als die Gesamtgüte
gemäß Gleichung
(6).
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Entstehen
auch hier im Rahmen des Herstellungsprozesses Toleranzen von ±1 μm in der
Leiterbahnbreite, so variiert der Induktivitätswert der Spule in einem Bereich
von ca. 100 pH ± 3
pH und der Induktivitätswert
der Zuleitungen ebenfalls in einem Bereich von ca. 100 pH ± 3 pH.
Der Gesamtinduktivitätswert
L schwankt damit in einem Bereich von ca. 200 pH ± 6 pH,
was einer prozentualen Toleranz von ca. 3% entspricht. Herstellungstoleranzen
wirken sich daher bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowohl
absolut als auch prozentual in einem deutlich geringeren Umfang
auf den Gesamtinduktivitätswert
L aus.
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2 zeigt
schematisch ein Layout eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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Im
Vergleich zum vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
weisen die beiden Spulen 12, 15 der Schaltungsanordnung 20 einen
geringeren Abstand voneinander auf, so daß die Länge und damit der Induktivitätswert Lz
der Zuleitungen 13, 16 effektiv sinken. Die Schaltungskomponente 18,
die wiederum zwischen den beiden Spulen 12, 15 angeordnet
und gemäß der vorstehenden
Beschreibung ausgebildet ist, ragt teilweise in die Innenräume der
Spulen, d.h. in die durch die Schleife der jeweiligen Leiterbahn
begrenzte Fläche
hinein.
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Reduziert
sich hierdurch der Induktivitätswert
der Zuleitungen 13, 16 beispielsweise auf Lz = 25
pH, so folgt aus Gleichung (1) L1 ≅ L2 ≅ 2·L – Lz_eff
= 2·200
pH – 25
PH = 375 pH. (7)
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Auch
die Schaltungsanordnung 20 ist symmetrisch bezüglich einer
senkrecht auf der Spulenebene stehenden und zwischen den beiden
Spulen verlaufenden Symmetrieebene, die in 2 durch eine
Symmetrieachse S dargestellt ist.
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Die
vorstehend mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiele
weisen Spulen 12, 15 mit je einer Leiterschleife,
d.h. mit im wesentlichen einer Windung auf, die rechteckig oder quadratisch
ausgestaltet ist. In weiteren Ausführungsformen nehmen die Leiterschleifen
bzw. deren Windungen eine im wesentlichen runde oder ovale Form
an oder sind stückweise
gerade bzw. polygonal ausgestattet.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen
sind jeweils mehrere Leiterschleifen vorgesehen bzw. weisen die
Leiterschleifen jeweils mehr als eine Windung auf, die wiederum
im wesentlichen stückweise
gerade, polygonal, rund, oval, rechteckig, quadratisch etc. ausgebildet
sind. Dies ermöglicht
eine weitere Erhöhung
der Spulengüte
und damit der Gesamtgüte
der Schaltungsanordnung. Ein solches Ausführungsbeispiel ist nachfolgend
mit Bezug auf 3 beschrieben.
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3 zeigt
schematisch ein Layout eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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In
der Schaltungsanordnung 30 weist jede der beiden Spulen 12, 15 mehr
als eine Schleife (Windung) einer Leiterbahn auf. Jede Spule weist insgesamt
drei teilweise ineinanderliegende Schleifen einer Leiterbahn auf,
die in einer ersten Metallisierungsebene M1 der integrierten Schaltung
angeordnet sind. In einer zweiten Metallisierungsebene M2 der integrierten
Schaltung sind die Zuleitungen 13, 16 angeordnet,
die der Verbindung der Spulen mit der (weiteren) Schaltungskomponente 18 dienen. Die
Schaltungskomponente 18, die gemäß den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
ausgestaltet ist, ist wiederum vorzugsweise zwischen den beiden
Spulen 12, 15 angeordnet.
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Die
beiden Spulen 12, 15 sind so ausgestaltet, daß ihre Induktivitätswerte
L1 bzw. L2 gemäß Gleichung
(1) jeweils im wesentlichen mit dem doppelten vorgegebenen In duktivitätswert L
abzüglich dem
effektiven (Gesamt)Induktivitätswert Lz_eff
aller Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
sind die Spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß sie möglichst übereinstimmende
Induktivitätswerte 11, 12 aufweisen.
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Auch
die Schaltungsanordnung 30 ist symmetrisch bezüglich einer
senkrecht auf der Zeichenebene stehenden und zwischen den beiden
Spulen verlaufenden Symmetrieebene, die in 3 durch eine
Symmetrieachse S dargestellt ist.
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Abweichend
von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die induktive
Einheit 11–16 neben
der ersten Induktivität 11 nicht
nur genau eine zweite Induktivität 14,
sondern auch mehrere zweite Induktivitäten 14 aufweisen,
die jeweils parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltet sind.
Ein solches Ausführungsbeispiel
ist nachstehend mit Bezug auf 4 erläutert.
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Bezeichnet
N die Gesamtzahl der ersten und zweiten Induktivitäten 11, 14 bzw.
der ersten und zweiten Spulen 12, 15, wobei N ≥ 2 gilt, so
sind die Spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß ihre Induktivitätswerte 11, 12 jeweils
im wesentlichen mit der Differenz zwischen dem mit N multiplizierten
vorgegebenen Induktivitätswert
L und dem effektiven (Gesamt)Induktivitätswert Lz_eff der Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen: L1 ≅ N·L – Lz_eff
und L2 = N·L – Lz_eff. (8)
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Bevorzugt
weisen die Spulen 12, 15 wiederum möglichst übereinstimmende
Induktivitätswerte 11, 12 auf.
In weiteren Ausführungsformen
weichen die Induktivitätswerte 11, 12 der
Spulen 12, 15 jeweils um maximal 30% von der o.g.
Differenz N·L – Lz_eff ab.
Vorzugsweise unterscheiden sich die Induktivitätswerte der ersten und zweiten
Induktivitäten 11, 14 um
höchstens
20% voneinander.
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4 zeigt
schematisch ein Layout eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
mit insgesamt N = 4 parallel geschalteten Induktivitäten.
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Die
induktive Einheit 11–16 der
integrierten Schaltungsanordnung 40 beinhaltet eine erste
Induktivität 11 mit
einer ersten Spule 12 und ersten Zuleitungen 13,
sowie insgesamt drei jeweils parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltete
zweite Induktivitäten 14 mit
je einer zweiten Spule 15 und zweiten Zuleitungen 16,
wobei die Zuleitungen 13, 16 die N = 4 Spulen 12, 15 mit
der Schaltungskomponente 18 verbinden.
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Die
erste Induktivität 11 sowie
die unten dargestellte zweite Induktivität 14 sind hierbei
in einer ersten Metallisierung M1 der integrierten Schaltung angeordnet,
während
die rechts und die links dargestellten zweiten Induktivitäten 14 in
einer zweiten Metallisierung M2 angeordnet sind. In den grau schraffierten
Kreuzungsbereichen der Zuleitungen 13, 16 sind
die Metallisierungen M1 und M2 mittels Durchkontaktierungen leitend
miteinander verbunden.
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Wie
aus 4 zu erkennen ist, ist die Schaltungskomponente 18 vorzugsweise
zwischen der ersten Spule 12 und einer der zweiten Spulen 15 angeordnet.
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- 10
- Schaltungsanordnung
- 11
- erste
Induktivität
- 12
- erste
Spule; erste Leiterschleife
- 13
- erste
Zuleitungen
- 14
- zweite
Induktivität
- 15
- zweite
Spule; zweite Leiterschleife
- 16
- zweite
Zuleitungen
- 18
- Schaltungskomponente
- 20
- Schaltungsanordnung
- 30
- Schaltungsanordnung
- 40
- Schaltungsanordnung
- BiCMOS
- bipolar
complementary metal Oxide semiconductor
- CDAC
- capacitive
digital-to-analog-converter, geschaltete Kondensatorbank
- IC
- integrated
circuit
- MIM
- metal-isolator-metal
- pH
- piko-Henry
- C1
- kapazitive
Einheit
- L
- vorgegebener
Induktivitätswert
- L1,
L2
- Induktivitätswerte
der Spulen
- Lz
- Induktivitätswert der
Zuleitungen
- Lz_eff
- effektiver
(wirksamer) Induktivitätswert aller
Zuleitungen
- M1,
M2
- Metallisierungsebene;
Metallisierung
- Q
- Gesamtgüte
- Qs
- Spulengüte
- Qz
- Zuleitungsgüte
- S
- Symmetrieachse