一种分布式连续时间线性均衡电路及放大电路 |
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| 申请号 | CN202410021860.7 | 申请日 | 2024-01-05 | 公开(公告)号 | CN117914283A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司; | 发明人 | 邓梓煜; 党子越; 杨昂; 陈代高; 肖希; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种分布式连续 时间线 性均衡 电路 及放大电路，涉及通信电路技术领域，包括：差分输入传输线单元、差分输出传输线单元和多个连续时间线性均衡单元，所述差分输入传输线单元上设有一个匹配 电阻 和多对输入电感，所述输入传输线单元用于输入差分 信号 ；所述差分输出传输线单元上设有一对负载电阻和多对输出电感，所述输出传输线单元用于输出 差分信号 ；多个所述连续时间线性均衡单元与所述差分输入传输线单元和所述差分输出传输线单元连接形成差分并联结构。本发明实现了更好的带宽，更大的增益补偿范围，可轻松表现为50欧姆的等效阻抗，不会引起高频信号的失真，实现整体信号的更好传输。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种分布式连续时间线性均衡电路，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种分布式连续时间线性均衡电路及放大电路技术领域[0001] 本发明涉及通信电路技术领域，特别涉及一种分布式连续时间线性均衡电路及放大电路。 背景技术[0003] 连续时间线性均衡电路(Continuous Time Linear Equalization，CTLE)是一种常见的通信系统前向均衡电路，它的主要作用是对信号进行均衡和补偿，以抵消传输信道引起的频率响应失真。在高速数据传输中，信号会受到信道传输特性的影响，导致信号畸变和失真。连续时间线性均衡电路通过调整信号的增益和相位，使接收到的信号恢复到原始形状，提高信号质量和数据传输性能。但是，对于传统的连续时间线性均衡电路来说，存在以下几个缺点： [0004] 1.传统的连续时间线性均衡电路的输出级为容性负载，限制了带宽上限，且传统的连续时间线性均衡电路的阻抗匹配不佳，会引起高频信号失真。 [0005] 2.传统的连续时间线性均衡电路的增益补偿范围较低，难以根据信道损失动态调节需要补偿的增益。 发明内容[0006] 本发明实施例提供一种分布式连续时间线性均衡电路及放大电路，以解决相关技术中现有连续时间线性均衡电路，其带宽上限存在限制，其阻抗匹配不佳易导致高频信号失真，以及其增益补偿范围较低的技术问题。 [0007] 第一方面，提供了一种分布式连续时间线性均衡电路，包括： [0009] 差分输出传输线单元，所述差分输出传输线单元上设有一对负载电阻和多对输出电感，所述输出传输线单元用于输出差分信号； [0010] 多个连续时间线性均衡单元，多个所述连续时间线性均衡单元与所述差分输入传输线单元和所述差分输出传输线单元连接形成差分并联结构。 [0011] 一些实施例中，所述连续时间线性均衡单元为N个； [0012] 所述差分输入传输线单元上设有N+1对所述输入电感； [0013] 所述差分输出传输线单元上设有N+1对所述输出电感； [0014] N个所述连续时间线性均衡单元的N对差分输入端与N+1对所述输入电感的公共连接端连接； [0015] N个所述连续时间线性均衡单元的N对差分输出端与N+1对所述输出电感的公共连接端连接。 [0016] 一些实施例中，N的取值为3。 [0017] 一些实施例中，每个所述连续时间线性均衡单元均包括第一差分晶体管、第二差分晶体管、第三差分晶体管、第四差分晶体管、第一差分电感、第二差分电感、第一电流源、第二电流源和可变RC网络； [0018] 所述第一差分晶体管的第一端和所述第二差分晶体管的第一端作为所述连续时间线性均衡单元的差分输入端与所述差分输入传输线单元连接，所述第一差分晶体管的第二端与所述第一电流源的第一端连接，所述第一电流源的第二端接地，所述第二差分晶体管的第二端与所述第二电流源的第一端连接，所述第二电流源的第二端接地； [0019] 所述第一差分晶体管的第三端与所述第一差分电感的第一端连接，所述第一差分电感的第二端与所述第三差分晶体管的第三端连接，所述第二差分晶体管的第三端与所述第二差分电感的第一端连接，所述第二差分电感的第二端与所述第四差分晶体管的第三端连接，所述第三差分晶体管的第一端与所述第四差分晶体管的第一端连接，所述第三差分晶体管的第三端与所述第四差分晶体管的第三端作为所述连续时间线性均衡单元的差分输出端与所述差分输出传输线单元连接； [0020] 所述可变RC网络与所述第一差分晶体管的第二端和所述第二差分晶体管的第二端连接。 [0022] 所述第一可变电容的正极与所述第一差分晶体管的第二端连接，所述第二可变电容的正极与所述第二差分晶体管的第二端连接，所述第一可变电容的负极和第二可变电容的负极与所述偏置电压连接，所述第一电阻的两端分别与所述第一差分晶体管的第二端和所述第二差分晶体管的第二端连接。 [0023] 一些实施例中，所述第一可变电容和所述第二可变电容具有相同特性。 [0024] 一些实施例中，所述第一差分晶体管、所述第二差分晶体管、所述第三差分晶体管和所述第四差分晶体管均为三极管。 [0025] 一些实施例中，所述第一差分晶体管和所述第二差分晶体管具有相同特性。 [0026] 一些实施例中，所述第三差分晶体管和所述第四差分晶体管具有相同特性。 [0027] 第二方面，提供了一种分布式放大电路，包括前述的分布式连续时间线性均衡电路，所述分布式放大电路还包括： [0028] 分布式增益可调放大器，所述分布式增益可调放大器的差分输入端与所述分布式连续时间线性均衡电路的差分输出端连接； [0029] 分布式输出级放大器，所述分布式输出级放大器的差分输入端与所述分布式增益可调放大器的差分输出端连接。 [0030] 本发明提供的技术方案带来的有益效果包括： [0031] 本发明实施例提供了一种分布式连续时间线性均衡电路及放大电路，其在多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点设置有包含多个电感的差分输出传输线单元，多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点的等效寄生电容和所述差分输出传输线单元中的电感谐振，大大减小了等效寄生电容，增大了单个所述连续时间线性均衡单元的带宽。此外，多个所述连续时间线性均衡单元叠加，实现了更大的增益补偿范围。同时，在多个所述连续时间线性均衡单元的输入节点设置有包含匹配电阻和多个电感的差分输入传输线单元，配合多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点的差分输出传输线单元，可轻松表现为50欧姆的等效阻抗，不会引起高频信号的失真，实现整体信号的更好传输。附图说明 [0032] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0033] 图1为本发明实施例提供的一种分布式连续时间线性均衡电路的电路图； [0034] 图2为本发明实施例提供的一种分布式放大电路的原理框图。 具体实施方式[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0036] 本发明实施例提供了一种分布式连续时间线性均衡电路，其能解决现有连续时间线性均衡电路，其带宽上限存在限制，其阻抗匹配不佳易导致高频信号失真，以及其增益补偿范围较低的技术问题。 [0037] 参见图1所示，本发明实施例提供了一种分布式连续时间线性均衡电路，包括：差分输入传输线单元、差分输出传输线单元和多个连续时间线性均衡单元。 [0038] 所述差分输入传输线单元上设有一个匹配电阻和多对输入电感，所述输入传输线单元用于输入差分信号。所述差分输出传输线单元上设有一对负载电阻和多对输出电感，所述输出传输线单元用于输出差分信号。多个所述连续时间线性均衡单元与所述差分输入传输线单元和所述差分输出传输线单元连接形成差分并联结构。 [0039] 具体地，所述连续时间线性均衡单元为N个，所述差分输入传输线单元上设有N+1对所述输入电感，所述差分输出传输线单元上设有N+1对所述输出电感，N个所述连续时间线性均衡单元的N对差分输入端与N+1对所述输入电感的公共连接端连接，N个所述连续时间线性均衡单元的N对差分输出端与N+1对所述输出电感的公共连接端连接。 [0040] 下面以N取值为3进一步说明本发明实施例中的多个所述连续时间线性均衡单元与所述差分输入传输线单元和所述差分输出传输线单元连接形成差分并联结构。 [0041] 参见图1所示，所述差分输入传输线单元上设有4对所述输入电感：两个输入电感LG1、两个输入电感LG2、两个输入电感LG3、两个输入电感LG4，所述差分输出传输线单元上设有4对所述输出电感：两个输出电感LP1、两个输出电感LP2、两个输出电感LP3、两个输出电感LG4，所述连续时间线性均衡单元为3个。 [0042] 一个输入电感LG1、一个输入电感LG2、一个输入电感LG3、一个输入电感LG4、一个匹配电阻Rg、一个输入电感LG4、一个输入电感LG3、一个输入电感LG2、一个输入电感LG1依次串联形成所述差分输入传输线单元，两个输入电感LG1的一端用于输入差分信号。 [0043] 一个负载电阻、一个输出电感LP1、一个输出电感LP2、一个输出电感LP3、一个输出电感LP4串联后，一个负载电阻连接电源VDD，两个输出电感LP4用于输出差分信号。 [0044] 第一个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输入端分别与两个输入电感LG1和两个输入电感LG2之间的公共端连接，第二个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输入端分别与两个输入电感LG2和两个输入电感LG3之间的公共端连接，第三个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输入端分别与两个输入电感LG3和两个输入电感LG4之间的公共端连接，第一个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输出端分别与两个输出电感LP1和两个输入电感LP2之间的公共端连接，第二个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输出端分别与两个输出电感LP2和两个输入电感LP3之间的公共端连接，第三个所述连续时间线性均衡单元的两个差分输出端分别与两个输出电感LP3和两个输入电感LP4之间的公共端连接。 [0045] 本发明实施例中的分布式连续时间线性均衡电路，其在多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点设置有包含多个电感的差分输出传输线单元，多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点的等效寄生电容和所述差分输出传输线单元中的电感谐振，大大减小了等效寄生电容，增大了单个所述连续时间线性均衡单元的带宽。此外，多个所述连续时间线性均衡单元叠加，实现了更大的增益补偿范围。同时，在多个所述连续时间线性均衡单元的输入节点设置有包含匹配电阻和多个电感的差分输入传输线单元，配合多个所述连续时间线性均衡单元的输出节点的差分输出传输线单元，可轻松表现为50欧姆的等效阻抗，不会引起高频信号的失真，实现整体信号的更好传输。 [0046] 作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图1所示，每个所述连续时间线性均衡单元均包括第一差分晶体管Q1、第二差分晶体管Q2、第三差分晶体管Q3、第四差分晶体管Q4、第一差分电感LQ1、第二差分电感LQ2、第一电流源I1、第二电流源I2和可变RC网络。 [0047] 所述第一差分晶体管Q1的第一端和所述第二差分晶体管Q2的第一端作为所述连续时间线性均衡单元的差分输入端与所述差分输入传输线单元连接，所述第一差分晶体管Q1的第二端与所述第一电流源I1的第一端连接，所述第一电流源I1的第二端接地，所述第二差分晶体管Q2的第二端与所述第二电流源I2的第一端连接，所述第二电流源I2的第二端接地。 [0048] 所述第一差分晶体管Q1的第三端与所述第一差分电感LQ1的第一端连接，所述第一差分电感LQ1的第二端与所述第三差分晶体管Q3的第三端连接，所述第二差分晶体管Q2的第三端与所述第二差分电感LQ2的第一端连接，所述第二差分电感LQ2的第二端与所述第四差分晶体管Q4的第三端连接，所述第三差分晶体管Q3的第一端与所述第四差分晶体管Q4的第一端连接，所述第三差分晶体管Q3的第三端与所述第四差分晶体管Q4的第三端作为所述连续时间线性均衡单元的差分输出端与所述差分输出传输线单元连接。 [0049] 所述可变RC网络与所述第一差分晶体管Q1的第二端和所述第二差分晶体管Q2的第二端连接。 [0050] 通过所述可变RC网络可以实现所述连续时间线性均衡单元增益补偿可调的功能，即根据信道损失动态调节需要补偿的增益。所述第一差分电感LQ1和所述第二差分电感LQ2可以起到扩大带宽的作用。 [0051] 进一步地，所述可变RC网络包括第一可变电容C1、第二可变电容C2、第一电阻R1和偏置电压Vb。 [0052] 所述第一可变电容C1的正极与所述第一差分晶体管Q1的第二端连接，所述第二可变电容C2的正极与所述第二差分晶体管Q2的第二端连接，所述第一可变电容C1的负极和第二可变电容C2的负极与所述偏置电压Vb连接，所述第一电阻R1的两端分别与所述第一差分晶体管Q1的第二端和所述第二差分晶体管Q2的第二端连接。 [0053] 本发明实施例通过引入零点和极点来创建一个在高频上的增益，使用电容退化来调整传递函数，传递函数如下： [0054] [0055] 其中， ωz为零点，ωp2为电路的主极点，ωp1为电路的次极点，gm为所述第一差分晶体管Q1和所述第三差分晶体管Q3的等效跨导，RL、CL分别为所述连续时间线性均衡单元输出端的等效负载电阻和等效寄生电容，RS为所述可变RC网络中的第一电阻R1，CS为所述第一可变电容C1和所述第二可变电容C2的等效电容，传递函数H(s)随着CS的增大而增大，所以可以通过改变所述第一可变电容C1和所述第二可变电容C2进而改变高频增益大小。 [0056] 所述可变RC网络使用两个可变电容来调整所述可变RC网络中的电容值，所述第一可变电容C1和所述第二可变电容C2的电容可以通过改变偏置电压Vb而实现可变，进而可实现等效电容值Cs(所述第一可变电容C1和所述第二可变电容C2的等效值)的改变，根据传递函数可知，改变等效电容值Cs的大小可以改变引入的零极点的位置从而实现增益补偿可调的功能。 [0057] 另外，在分布式结构中，多个所述连续时间线性均衡单元的相当于增加了总体的gm，实现了更高的频率响应和更好的带宽，而且不影响电路的输入和输出阻抗。 [0058] 作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述第一可变电容C1和所述第二可变电容C2具有相同特性，保证所述连续时间线性均衡单元的对称性。 [0059] 作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述第一差分晶体管Q1、所述第二差分晶体管Q2、所述第三差分晶体管Q3和所述第四差分晶体管Q4均为三极管。进一步地，所述第一差分晶体管Q1和所述第二差分晶体管Q2具有相同特性，所述第三差分晶体管Q3和所述第四差分晶体管Q4具有相同特性，保证所述连续时间线性均衡单元的对称性。 [0060] 参见图2所示，本发明实施例提供了一种分布式放大电路，包括前述的分布式连续时间线性均衡电路，所述分布式放大电路还包括： [0061] 分布式增益可调放大器，所述分布式增益可调放大器的差分输入端与所述分布式连续时间线性均衡电路的差分输出端连接； [0062] 分布式输出级放大器，所述分布式输出级放大器的差分输入端与所述分布式增益可调放大器的差分输出端连接。 [0063] 在本发明实施例中，所述分布式放大电路包括分布式连续时间线性均衡电路(Continuous Time Linear Equalization，DCTLE)、分布式增益可调放大器(DVGA)、分布式输出级放大器(Distributed Output Amplifier，DOA)。三级电路均采用分布式放大结构，分布式连续时间线性均衡电路被放在整体驱动的第一级，实现对整体链路的增益补偿，同时可保持分布式放大结构链路的更好阻抗匹配和信号传输。 [0064] 同样的，分布式连续时间线性均衡电路也可与分布式增益可调放大器交换在链路中的位置来实现同样的功能，具体放置位置取决于电路具体设计。 [0065] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0066] 需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0067] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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