适用于振荡器的变压器与变压器的绕线方法
【专利摘要】本发明提供了一种适用于振荡器的变压器与变压器绕线方法。变压器包含有第一、二线圈。第一线圈为一第一金属平面线圈且沿着一预设立体区域绕设，预设立体区域包含第一、二层，第一、二层均包含有一左、右侧区域，第一线圈沿第一层的左侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的右侧区域绕设直至第二层的左侧区域的第二端。而第二线圈为一第二金属平面线圈且沿着预设立体区域绕设，第二线圈沿第二层右侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的左侧区域绕设直至第一层的右侧区域的第二端。第一线圈于第二层的右侧区域的一第二中心线位置设有一第一中间抽头，第二线圈于第二层的左侧区域的第二中心线位置设有一第二中间抽头。
【专利说明】
适用于振荡器的变压器与变压器的绕线方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电子装置；特别涉及一种适用于振荡器的变压器与绕线方法。【背景技术】
[0002]图1显示现有变压器100的示意图。变压器为一种四端元件，包含有两个电感。且变压器因为主线圈和次线圈并没有直接相交，因此并不需要直流阻隔(DC block)。
[0003]而现有变压器如图1所示，其电感缠绕的方式，导致电感不对称，应用在差动电路上会有困难。再者，若应用于振荡电路，电容的配置需另外设置，会增加许多面积，使生产成本提尚。
[0004]因此如何提供一种变压器，让主线圈与次线圈电感对称，以及能够节省电容设置的面积，实为一急需克服的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提供一种具有节省空间功效的适用于振荡器的变压器。
[0006]本发明的另一个目的在于提供一种具有提高电感对称性功效的适用于振荡器的变压器。
[0007]本发明的又一个目的在于提供一种使用变压器且节省空间的振荡器。
[0008]依据本发明的一实施例，提供了一种适用于振荡器的变压器，包含有一第一线圈与一第二线圈。第一线圈为一第一金属平面线圈且沿着一预设立体区域绕设，预设立体区域包含有一第一层与一第二层，第一层与第二层均包含有一左侧区域与一右侧区域，第一线圈沿第一层的左侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的右侧区域绕设直至第二层的左侧区域的第二端。而第二线圈为一第二金属平面线圈且沿着预设立体区域绕设，第二线圈沿第二层右侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的左侧区域绕设直至第一层的右侧区域的第二端。其中，第一线圈于第二层的右侧区域的一第二中心线位置设有一第一中间抽头，第二线圈于第二层的左侧区域的第二中心线位置设有一第二中间抽头。
[0009]依据本发明的一实施例，提供了一种适用于振荡器的变压器的绕线方法，包含有下列步骤:首先，将一第一线圈且沿着一预设立体区域绕设，该预设立体区域包含有一第一层与一第二层，第一层与该第二层均包含有一左侧区域与一右侧区域，该第一线圈沿该第一层的左侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿该第二层的右侧区域绕设直至该第二层的该左侧区域的第二端。接着，将一第二线圈沿着预设立体区域绕设，第二线圈沿第二层右侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的左侧区域绕设直至第一层的该右侧区域的第二端。的后，将第一线圈于第二层的右侧区域的一第二中心线位置设置一第一中间抽头，且将第二线圈于第二层的左侧区域的第二中心线位置设置一第二中间抽头。
[0010]为实现振荡器或其他功能可将第一层的左侧区域的第一端与第二层右侧区域的第一端親接一电源、一切换开关或一电容；将第一中间抽头与第二中间抽头親接一电源、一切换开关或一电容；或将第二层的左侧区域的第二端与第一层的该右侧区域的第二端耦接一电源、一切换开关或一电容。
[0011]本发明变压器的第一线圈与第二线圈利用交互堆叠的方式达成于第一线圈与第二线圈的电感对称，且交互堆叠的方式可增加空间利用率，另于绕线的中间空出区域设置中间抽头，可将电容或其他元件设置其中以节省空间，与其他元件或切换开关的组合为振荡器等电路，可达到较大的调谐范围且增加电路设计的弹性。
【附图说明】
[0012]图1显不一现有变压器的不意图。
[0013]图2A显示本发明一实施例的变压器的平面结构示意图。
[0014]图2A’显示本发明一实施例的变压器的立体结构示意图。
[0015]图2B显示图2A第一线圈一实施例的示意图。
[0016]图2C显示图2A第二线圈一实施例的示意图。
[0017]图3A显不本发明一实施例的电感电容振荡器不意图。
[0018]图3B是图3A所示的变压器实施一电感电容振荡器的等效电路图。
[0019]图4显不本发明一实施例的变压器应用电路的不意图。
[0020]图5显不本发明另一实施例的变压器应用电路的不意图。
[0021]图6显不本发明另一实施例的变压器应用电路的不意图。
[0022]图7显示本发明一实施例的一种适用于振荡器的变压器的绕线方法的流程图。
[0023]其中，附图标记说明如下:
[0024]100、200 变压器
[0025]201、201 线圈
[0026]E1、E2、P1、P2 端点
[0027]T1、T2中间抽头
[0028]S1、S2 金属层
[0029]L、R 区域
[0030]A、B连接点
[0031]Ml、M2 中心线
[0032]C、C1、C2 电容
[0033]Sff 开关
[0034]VDD 电源
[0035]TrU Tr2 晶体管
【具体实施方式】
[0036]图2A和图2A’显示本发明一实施例的一种适用于振荡器的变压器200的示意图。图图2A为变压器200的平面图，图2A’为变压器200的立体图。
[0037]变压器200包含有一第一线圈201与第二线圈202。
[0038]第一线圈201为一第一金属平面线圈且沿着一预设立体区域绕设，预设立体区域包含有一第一层SI与一第二层S2，第一层SI与第二层S2均包含有一左侧区域L与一右侧区域R，第一金属平面线圈沿该第一层的左侧区域L的第一端El绕设通过一第一中心线Ml 后，沿第二层S2的右侧区域R绕设直至第二层S2的该左侧区域L的第二端E2。
[0039]第二线圈202为一第二金属平面线圈且沿着预设立体区域绕设，第二金属平面线圈沿第二层S2右侧区域的第一端P1绕设通过一第一中心线Ml后，沿第二层S2的左侧区 L域绕设直至第一层S1的右侧区域R的第二端P2。
[0040]其中，第一线圈201于第二层S2的右侧区域R的第二中心线M2位置设有一第一中间抽头T1，该第二线圈202于第二层S2的左侧区域L的第二中心线M2位置设有一第二中间抽头T2。一实施例中，第一中心线Ml与第二中心线M2垂直。
[0041]需注意，第一线圈201沿该第一层的左侧区域L的第一端E1绕设通过一第一中心线Ml后，通过连接点B沿第二层S2的右侧区域R绕设直至第二层S2的该左侧区域L的第二端E2 ;而第二线圈202沿第二层S2右侧区域的第一端P1绕设通过一第一中心线Ml后， 通过连接点A沿第二层S2的左侧区域L绕设直至第一层S1的右侧区域R的第二端P2。
[0042]图2B显示第一线圈201的结构图。图2C显示第二线圈的结构图。第一线圈201 于第一层S1的左侧区域L绕了 0.5圈后，通过连接点B连接第二层S2的右侧区域R，且于第二层S2的右侧区域R与第二层的左侧区域L绕了一圈。因此，第一线圈总共绕了 1.5圈。
[0043]图2C中，第二线圈202于第二层S2的右侧区域R及左侧区域L绕了一圈后，通过连接点A连接第一层S1的右侧区域R，且于第一层S1的右侧区域R绕了 0.5圈。因此，第二线圈总共绕了 1.5圈。
[0044]依此方式，本发明实施例变压器的第一线圈201与第二线圈202利用1.5圈+1.5 圈交互堆叠的方式达成于第一线圈201的电感与第二线圈202的电感对称，且于绕线的中间空出区域设置中间抽头T1与T2,可增加其他应用功能，并节省空间减少成本。
[0045]本发明实施例变压器的其他应用的方式说明如下:
[0046]图3A显示利用图2A的变压器实施一电感电容振荡器的结构示意图，图3B是图3A 所示的变压器实施一电感电容振荡器的等效电路图。于图3A中，变压器200第一层S1的左侧区域L的第一端E1与第二层S2右侧区域R的第一端P1耦接一电源VDD。第一中间抽头T1与第二中间抽头T2耦接可变电容C的两端。第二层S2的左侧区域L的第二端E2与该第一层S1的右侧区域R的第二端P2耦接一切换开关SW。
[0047]切换开关包SW含有一第一晶体管Trl、一第二晶体管Tr2。第一晶体管Trl的第一端1耦接第二层S2的左侧区域的第二端E2,第一晶体管Trl的第二端2接地。第二晶体管Tr2的第一端1耦接第一层S1的右侧区域R的第二端P2,第二晶体管Tr2的第二端2接地，且第二晶体管Tr2的控制端3耦接第一晶体管Trl的第一端1，第一晶体管Trl的控制端3耦接第二晶体管Tr2的第一端1。电感电容振荡器的等效电路如图3B所示。需注意， 其他实施例中，上述接地可用其他电位取代。
[0048]依此方式，可变电容C可设置于变压器的中心(电感的中心)，实现自感Ll、L2、 L3、L4与互感113丄14、123丄24以及电容的振荡，而可达成节省芯片的面积，不需要再利用其他的金属层来实现中间抽头(Center metal)，且此种第一线圈与第二线圈交互堆叠的方式可提高空间的使用率，而节省芯片的面积。
[0049]再者，变压器200可以结合切换开关或其他元件，达成其他功能或达到更大的调谐范围(Tuning range) 〇
[0050]一实施例，如图4所示，变压器200的第一层SI的左侧区域L的第一端El与第二层右侧区域R的第一端Pl耦接一电源VDD。第一中间抽头Tl与第二中间抽头T2耦接一切换开关SW。需注意切换开关SW的一实施例如图3A所示，但不限于此。亦可为其他目前现有或未来发展出的架构。而第二层S2的左侧区域L的第二端E2与第一层SI的右侧区域R的第二端P2耦接一电容C，一实施例中，电容C可为一可变电容。依此方式，利用变压器200实现的振荡器电路，可具有较大的调谐范围(Tunning range)或具有两组以上的振荡频率。于高频的振荡器设计上，因为只需求较小的可变电容，然而小的可变电容被寄生电容影响较大，故调谐范围不高，因而需要设计能够增大调谐范围的技术，此时如本实施例将切换开关SW放置中央，则可节省用于增大调谐范围的元件的面积。
[0051]一实施例，如图5所示，变压器200的第一层SI的左侧区域L的第一端El与第二层右侧区域R的第一端Pl耦接一第一电容Cl。第一中间抽头Tl与第二中间抽头T2耦接一电源VDD。而第二层S2的左侧区域L的第二端E2与第一层SI的右侧区域R的第二端P2耦接一第二电容电容C2 ο 一实施例中，电容C 1、C2可为一可变电容。依此方式，利用变压器200实现的振荡器电路具有两对称的电容，以及两电感电容振荡器(LC tank oscillator)，且可达成节省面积的功效。
[0052]一实施例，如图6所示，变压器200的第一层SI的左侧区域L的第一端El与第二层右侧区域R的第一端Pl耦接一切换开关SW。需注意切换开关SW的一实施例如图3A所示，但不限于此。亦可为其他目前现有或未来发展出的架构。第一中间抽头Tl与第二中间抽头T2耦接一电源。而第二层S2的左侧区域L的第二端E2与第一层SI的右侧区域R的第二端P2耦接一电容C，一实施例中，电容C可为一可变电容。依此方式，利用变压器200实现的振荡器电路，可在两振荡器频率之间切换，且此架构较为对称，可能由图6VDD标示的位置提供接脚(PAD)，连接电源VDD，而可省下接脚的面积。
[0053]需注意，上述第一线圈与第二线圈的绕线圈数1.5圈亦可采用其他圈数来设定，例如可为2.5、3.5、4.5圈等，本发明不限于此。
[0054]图7显示本发明一实施例的一种适用于振荡器的变压器的绕线方法的流程图。该方法包含有下列步骤:
[0055]步骤S702:开始。
[0056]步骤S704:将一第一线圈沿着一预设立体区域绕设，预设立体区域包含有一第一层与一第二层，第一层与第二层均包含有一左侧区域与一右侧区域，第一线圈沿第一层的左侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的右侧区域绕设直至第二层的左侧区域的第二端。
[0057]步骤S706:将一第二线圈沿着预设立体区域绕设，第二线圈沿第二层右侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿第二层的左侧区域绕设直至第一层的右侧区域的第二端。
[0058]步骤S708:将第一线圈于第二层的右侧区域的一第二中心线位置设置一第一中间抽头，且将第二线圈于第二层的左侧区域的第二中心线位置设置一第二中间抽头。
[0059]步骤S710:结束。
[0060]需注意，为实现振荡器或其他功能可将第一层的左侧区域的第一端与第二层右侧区域的第一端耦接一电源、一切换开关或一电容；将第一中间抽头与第二中间抽头耦接一电源、一切换开关或一电容；或将第二层的该左侧区域的第二端与第一层的该右侧区域的第二端親接一电源、一切换开关或一电容。
[0061] 综上所述，本发明实施例变压器的第一线圈与第二线圈利用交互堆叠的方式达成于第一线圈与第二线圈的电感对称，且交互堆叠的方式可增加空间利用率，另于绕线的中间空出区域设置中间抽头，可将电容或其他元件设置其中以节省空间，不需要再用到其他金属层实现中间抽头。而与其他元件或切换开关的结合设计，可达到较大的调谐范围。
[0062] 以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者进行的各种变形或变更均落入本发明的权利要求书范围。
【主权项】
1.一种适用于振荡器的变压器，包含有: 一第一线圈，为一第一金属平面线圈且沿着一预设立体区域绕设，该预设立体区域包含有一第一层与一第二层，该第一层与该第二层均包含有一左侧区域与一右侧区域，该第一线圈沿该第一层的左侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿该第二层的右侧区域绕设直至该第二层的该左侧区域的第二端；以及 一第二线圈，为一第二金属平面线圈且沿着该预设立体区域绕设，该第二线圈沿该第二层右侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿该第二层的左侧区域绕设直至该第一层的该右侧区域的第二端； 其中，该第一线圈于该第二层的该右侧区域的一第二中心线位置设有一第一中间抽头，该第二线圈于该第二层的该左侧区域的该第二中心线位置设有一第二中间抽头。2.如权利要求1所述的变压器，其中该第一层的左侧区域的第一端与该第二层右侧区域的第一端耦接一电源。3.如权利要求2所述的变压器，还包含一可变电容，该可变电容的两端分别耦接该第一中间抽头与该第二中间抽头。4.如权利要求3所述的变压器，其中该第二层的该左侧区域的第二端与该第一层的该右侧区域的第二端耦接一切换开关。5.如权利要求3项所述的变压器，其中该切换开关包含有: 一第一晶体管，其第一端耦接该第二层的该左侧区域的第二端，第二端接地；以及 一第二晶体管，其第一端耦接该第一层的该右侧区域的第二端，第二端接地，且该第二晶体管的控制端耦接该第一晶体管的该第一端，该第一晶体管的控制端耦接该第二晶体管的第一端。6.如权利要求1所述的变压器，其中该第一层的左侧区域的第一端与该第二层右侧区域的第一端耦接一电源。7.如权利要求6所述的变压器，该第一中间抽头与该第二中间抽头親接一切换开关。8.如权利要求7所述的变压器，其中该切换开关包含有: 一第一晶体管，其第一端耦接该第二中间抽头，第二端接地；以及 一第二晶体管，其第一端耦接该第一中间抽头，第二端接地，且该第二晶体管的控制端耦接该第一晶体管的该第一端，该第一晶体管的控制端耦接该第二晶体管的第一端。9.如权利要求8所述的变压器，其中该第二层的该左侧区域的第二端与该第一层的该右侧区域的第二端耦接一电容。10.如权利要求1所述的变压器，其中该第一层的左侧区域的第一端与该第二层右侧区域的第一端親接一第一电容。11.如权利要求10所述的变压器，该第一中间抽头与该第二中间抽头耦接一电源。12.如权利要求11所述的变压器，其中该第二层的该左侧区域的第二端与该第一层的该右侧区域的第二端耦接一第二电容。13.如权利要求1所述的变压器，其中该第一层的左侧区域的第一端与该第二层右侧区域的第一端耦接一切换开关。14.如权利要求13所述的变压器，其中该切换开关包含有: 一第一晶体管，其第一端耦接该第一层的左侧区域的第一端，第二端接地；以及一第二晶体管，其第一端耦接沿该第二层右侧区域的第一端，第二端接地，且该第二晶 体管的控制端耦接该第一晶体管的该第一端，该第一晶体管的控制端耦接该第二晶体管的A-A-上山15.如权利要求14所述的变压器，该第一中间抽头与该第二中间抽头耦接一电源。16.如权利要求15所述的变压器，其中该第二层的该左侧区域的第二端与该第一层的 该右侧区域的第二端耦接一可变电容。17.—种适用于振荡器的变压器的绕线方法，包含有以下步骤:将一第一线圈沿着一预设立体区域绕设，该预设立体区域包含有一第一层与一第二 层，该第一层与该第二层均包含有一左侧区域与一右侧区域，该第一线圈沿该第一层的左 侧区域的第一端绕设通过一第一中心线后，沿该第二层的右侧区域绕设直至该第二层的该 左侧区域的第二端；将一第二线圈沿着该预设立体区域绕设，该第二线圈沿该第二层右侧区域的第一端 绕设通过一第一中心线后，沿该第二层的左侧区域绕设直至该第一层的该右侧区域的第二 端；以及将该第一线圈于该第二层的该右侧区域的一第二中心线位置设置一第一中间抽头，且 将该第二线圈于该第二层的该左侧区域的该第二中心线位置设置一第二中间抽头。18.如权利要求17所述的方法，还包含:将该第一层的左侧区域的第一端与该第二层 右侧区域的第一端耦接一电源、一切换开关或一电容。19.如权利要求17所述的方法，还包含:将该第一中间抽头与第二中间抽头耦接一电 源、一切换开关或一电容。20.如权利要求17所述的方法，还包含:将该第二层的该左侧区域的第二端与该该第 一层的该右侧区域的第二端耦接一电源、一切换开关或一电容。
【文档编号】H01F27/30GK105990012SQ201510100150
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月6日
【发明人】颜孝璁, 蔡志育
【申请人】瑞昱半导体股份有限公司