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較高製程變異容忍度之耦合電感
台大系統晶片中心專欄(14)

【作者: 盧信嘉,趙子威,周晏田】   2008年02月29日 星期五

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在多層介電質結構如低溫共燒陶瓷(LTCC, low temperature cofired ceramic) 中,電感、電容和傳輸線的設計有相當大的自由度。然而對螺旋型電感而言,由於受到尺寸和自共振頻率的限制,當感值大於幾個奈亨利(nano Henry)時則不容易製作,所以有論文[1-2]提出使用直線耦合電感來產生一個相當大的等效電感值的方法。圖一是耦合電感的電路圖。



《圖一  耦合電感的電路圖》
《圖一  耦合電感的電路圖》

在圖一(a)中,L1和L2是沒有任何耦合的自感值,M表示為兩個電感間的互感值,圖一(a)可等效成圖一(b),其中LL1、LL2、MM的轉換公式如下。


《公式一  轉換公式》
《公式一  轉換公式》

只要能將M調整的夠小,就可以的到很大的MM。實際使用時,可以使用如圖二的布局來實現,如圖二所示,編號為第三和第四層中的兩條直線耦合電感被設計來實現L1、L2和M。然而在LTCC製程中的多層堆疊結構中,上下層不對正是無法避免的,一般而言,大約會有20至50毫米的誤差,這將導致互感值產生變化。
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