專利名稱：一種信號檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種信號檢測裝置。
背景技術(shù)：
在高速通信系統(tǒng)中大量應(yīng)用了高速信號傳輸?shù)募夹g(shù)，這些應(yīng)用必然包括信號檢測 裝置。該檢測裝置用于監(jiān)視數(shù)字信號的幅度，并在其幅度低于某一設(shè)定值時，判定為傳輸信 號已經(jīng)丟失，同時給出信號丟失的告警，以便其他的信號處理裝置可作為依據(jù)及時對信號 參數(shù)進行修正，從而維持傳輸信息的連續(xù)性。目前在數(shù)字信號傳輸中，有多種協(xié)議標準描述了不同需求的數(shù)字信號電平規(guī)范， 常見的比如PECL/CM0S/TTL等電平標準，這些標準所規(guī)范的邏輯電平其擺幅都有差異。因 此，這些不同標準的邏輯電平其信號丟失的判據(jù)都不一樣。對于信號檢測裝置而言，就有了 這么一個需求，使得信號檢測裝置可以兼容這些常見的電平標準信號；并且，其成本和結(jié)構(gòu) 都不能過高或復雜，通過簡單的設(shè)置，實現(xiàn)可靠的調(diào)節(jié)來滿足這種兼容性。

實用新型內(nèi)容針對以上信號檢測裝置的低成本高兼容性和可靠性的要求，本實用新型提出一種 信號檢測裝置，其技術(shù)方案如下一種信號檢測裝置，它包括一增益模塊；該模塊具有差分信號輸入端，包括一可變增益放大器；該可變增益 放大器具有一調(diào)節(jié)所述可變增益放大器增益的調(diào)節(jié)器和差模信號放大輸出端；該模塊還包 括一共模電壓跟隨器，該共模電壓跟隨器具有一共模參考輸出端；—運算模塊；該模塊具有一閾值生成器，該閾值生成器連接所述共模參考輸出端， 具有相應(yīng)的一上限和一下限閾值輸出端；該模塊還具有一幅度轉(zhuǎn)化器，該幅度轉(zhuǎn)化器連接 所述差模信號放大輸出端，具有直流參量輸出端；以及一比較模塊；該模塊連接所述上、下限閾值輸出端和所述直流參量輸出端，同時具 有信號丟失告警輸出端。作為本實用新型方案的優(yōu)選者，可以作如下改進一較佳實施例的所述調(diào)節(jié)器包括一連接在電源與地之間的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)。一較佳實施例的所述增益模塊中的可變增益放大器包括多個級聯(lián)的差分放大器， 且該多級差分放大器除最末一級以外，其余各級均具有可調(diào)節(jié)的有源負載。一較佳實施例的所述差分放大器具有相同的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括:M0S差分對管的 漏極各自通過一漏極電阻連接到電源端；所述差分對管的源極共同通過一尾恒流源接地， 該尾恒流源為工作在飽和區(qū)的MOS管；一較佳實施例的所述有源負載通過工作在飽和區(qū)的MOS管其源極漏極跨接在差 分對的雙端輸出端實現(xiàn)；第一級差分放大器的MOS差分對管柵極作為差分信號輸入端；末 尾一級差分放大器的雙端輸出作為差模放大輸出端；[0014]所有有源負載的柵極相連，再連接一跟隨管的柵極，該跟隨管柵極漏極相連再接 一第一恒流源到地；所述跟隨管的源極接所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的所述輸出節(jié)點；其中，所有的所述尾電流源與第一恒流源實現(xiàn)形式相同，其所有柵極相連而接入 相同的偏置電壓，所有源極相連接地。一較佳實施例的所述共模電壓跟隨器包括串聯(lián)的一取樣電阻和一第二恒流源，其 中取樣電阻端接電源；第二恒流源柵極和源極分別與所述尾恒流源柵極和源極相連；所述 取樣電阻與第二恒流源連接點作為共模參考輸出端。一較佳實施例的所述閾值生成器包括一偽幅度轉(zhuǎn)化器和一運算器；所述偽幅度轉(zhuǎn) 化器連接所述共模參考輸出端，同時具有一閾值參考端與所述運算器連接；所述運算器具 有所述上、下限閾值輸出端。一較佳實施例的所述偽幅度轉(zhuǎn)化器和所述幅度轉(zhuǎn)化器均具有相同拓撲結(jié)構(gòu)的差 分對形式。一較佳實施例的所述差分對形式包括各自接有漏極電阻的差分對管，該差分對 管各自的柵極與漏極短接；所述的漏極電阻另一端相互連接并通過一頂恒流源連接到電源 端；所述差分對管源極相連再通過相互并聯(lián)的一源極電阻和一源極電容連接到地；其中所 述幅度轉(zhuǎn)化電路的差分對管兩個柵極分別連接所述差模放大輸出端，兩個源極作為幅度轉(zhuǎn) 化輸出端；偽幅度轉(zhuǎn)化電路的差分對管其中一個的柵極接所述共模參考輸出端；差分對管 的源極作為偽幅度轉(zhuǎn)化輸出端，并且兩個差分對管漏極相連。一較佳實施例的所述運算器包括一比較器，一調(diào)整管和第一、第二及第三分壓電 阻；其中所述調(diào)整管的源極漏極與所述第一、第二和第三分壓電阻順次串聯(lián)后接入電源和 地，調(diào)整管位于電源端，第三分壓電阻端接地；所述比較器的負輸入端接所述偽幅度轉(zhuǎn)化輸 出端，比較器輸出端接所述調(diào)整管柵極，正輸入端接所述第二與第三分壓電阻的連接點；第一分壓電阻高電位端作為上限閾值輸出端，低電位端作為下限閾值輸出端。一較佳實施例的所述遲滯比較器包括一比較器和一對圖騰柱結(jié)構(gòu)MOS管，其圖 騰柱結(jié)構(gòu)為一 PMOS管和一 NMOS管漏極與柵極各自相連實現(xiàn)；所述比較器正輸入端接所述 幅度轉(zhuǎn)化輸出端，負輸入端接所述圖騰柱結(jié)構(gòu)MOS管的漏極，輸出端接MOS管的柵極；同時 NMOS管源極接所述上限閾值輸出端；PMOS管源極接所述下限閾值輸出端。本實用新型帶來的有益效果是1.可變增益放大器中的調(diào)節(jié)器通過對差模信號增益進行調(diào)整，得到不同的上、下 限閾值電壓作為依據(jù)進行信號丟失判斷，可滿足常見多電平規(guī)范的信號丟失檢測判據(jù)。2.采用分壓電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的調(diào)節(jié)器，其結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)低成本。3.跟隨管與第一恒流源的結(jié)構(gòu)，同多級差分放大器中有源負載和尾電流源的結(jié)構(gòu) 類似，如此可以實現(xiàn)溫度補償和克服工藝原因帶來的參數(shù)漂移，提高精度，穩(wěn)定性好。4.幅度\偽幅度轉(zhuǎn)化器具有相同拓撲結(jié)構(gòu)的差分對形式，如此的結(jié)構(gòu)也實現(xiàn)溫度 補償和克服工藝原因帶來的參數(shù)漂移，提高精度，穩(wěn)定性好。5.遲滯比較器的遲滯系數(shù)不受調(diào)節(jié)器的影響，由電路本身固定元件所決定，因此 可實現(xiàn)精確而恒定的遲滯系數(shù)。以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型實施例一框圖；圖2是本實用新型實施例二增益模塊電路圖；圖3是本實用新型實施例二運算模塊電路圖；圖4是本實用新型實施例二比較模塊電路圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，為本實用新型實施例一的框圖。Vin是待測的差分信號輸入端；增益 模塊A包括兩大部分，一部分是可變增益放大器，其中具有調(diào)節(jié)器；可變增益放大器在調(diào)節(jié) 器的控制下將差分信號Vin中的差模部分放大輸出Vo至差模信號輸出端；另一部分是電壓 跟隨器，該電壓跟隨器會根據(jù)Vo輸出一個共模參考值Vcom到共模參考輸出端；其中，調(diào)節(jié) 器由外部一個電阻Rx來調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對Vo和Vcom的確定。運算模塊B也包括兩大部分，一部分是幅度轉(zhuǎn)化器，將放大的差模信號Vo轉(zhuǎn)化為 一特定的直流參量Vpeak到直流參量輸出端；另一部分是閾值生成器；根據(jù)Vcom來確定后 級判斷信號丟失需要的上限閾值電壓Vde和下限閾值電壓Vas，其中Vde > Vas5Vde和Vas 分別對應(yīng)上、下限閾值輸出端。比較模塊C其內(nèi)部將Vpeak同Vde和Vas作遲滯比較，該遲滯比較同一般的遲滯 比較法則，即當Vpeak低于Vas時，告警輸出會提示信號已經(jīng)丟失，若要解除此告警信號， Vpeak必須回復到Vde。實施例二 如圖2所示，本實用新型實施例二的增益模塊電路圖。第一級差分放大器包括了 RU R2、M21、M22和M5，從圖可知類似的放大器有三級，其中第一級和第二級具有跨接雙端 輸出的負載M2和M3 ；圖中Set端接如圖1實施例中的可調(diào)電阻Rx，其RO和Rx就構(gòu)成一分 壓電阻網(wǎng)絡(luò)；跟隨管Ml其源極接入此分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點；Ml的柵極和漏極短接，并與作 為第一電流源的MO漏極連接，同時有源負載M2和M3的柵極也和Ml柵極連接。RO、Rx、 M0、M1、M2和M3就構(gòu)成了所述的調(diào)節(jié)器主要部件。當改變Rx大小時，RO與Rx的分壓節(jié)點 電壓就會改變，通過跟隨管Ml和第一恒流源MO，就可改變M2和M3導電溝道的交流電阻，從 而就改變了此三級放大器的總增益，從Vo端得到不同的差模放大電壓；R7與第二恒流源M8 構(gòu)成共模電壓跟隨器的主要部件，其中Vcom作為共模參考輸出端。同時第三級差分放大器 雙端輸出Vo作為差模放大輸出端。需要說明的是，M5、M6和M7均是差分放大器的尾恒流源，而第一、第二恒流源MO和 M8均與所有尾恒流源的拓撲一致，這樣的線路結(jié)構(gòu)使得整個電路的在溫度補償和克服工藝 離散帶來的參數(shù)漂移方面具有良好的效果，因為同樣結(jié)構(gòu)的電路可以互相抵消因為溫度或 工藝原因所引起的元件參數(shù)漂移。 如圖3所示，本實用新型實施例二運算模塊電路圖。頂電流源M9，漏極電阻R8、R9， 對管M91、M92，源極電阻RlO和濾波電容C8構(gòu)成了一個差分對形式的幅度轉(zhuǎn)化器；旁邊頂 電流源M10，漏極電阻R11、R12、對管MlOl和M102、源極電阻R13和電容C9構(gòu)成了同樣的差分對形式，此為所述的偽幅度轉(zhuǎn)化器。M91和M92的柵極分別作為差模放大信號的輸入端， MlOl和M102共同作為共模參考電壓Vcom的輸入端。該比較模塊還具有一運算器，包括比 較器Al，調(diào)整管Mll和第一、第二和第三分壓電阻R14、R15及R16。其中R14高電位端作為 Vde輸出，低電位端作為Vas輸出。如圖4所示，本實用新型實施例二比較模塊電路圖。該部分即是一個遲滯比較電 路。比較器A2的正輸入端接Vpeak ；M12和M13構(gòu)成一圖騰柱式的結(jié)構(gòu)，比較器A2的輸出 端Loss作為信號丟失告警。通常狀態(tài)比較器負輸入端接入下限閾值電壓Vas ；當Vpeak電 壓低于Vas時，Loss端輸出高電平，比較器A2的負輸入端跳變?yōu)閂de，因此，除非Vpeak再 次回升超過Vde，否則，Loss端不會回復低電平，信號丟失告警將一直持續(xù)。從圖2、圖3和圖4所示實施例二的電路結(jié)構(gòu)，可知Vde = Vin, de*A*KdeVas = Vin, as*A*Kas其中，A是可變增益放大器的增益，K是幅度轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化系數(shù)，而遲滯系數(shù)
y y *
Γ00471 HYS = ^= de -
in,asas de ,由于Vde、Vas, Kas, Kde均為預設(shè)固定值，因此遲滯系數(shù)與輸入信號大小，可變增 益放大器的增益均無關(guān)，是一個固定值，由電路元件參數(shù)決定。由實施例可看出，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻(圖1中Rx)阻值，以改變可變增益放大器 的增益，就可以實現(xiàn)對丟失信號檢測上限閾值、下限閾值的編程，同時還能保持遲滯系數(shù)穩(wěn)定。以上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能依此限定本實用新型實施的 范圍。依本實用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，屬于本實用新型思路 的內(nèi)容，皆應(yīng)仍屬本實用新型涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種信號檢測裝置，其特征在于，它包括一增益模塊；該模塊具有差分信號輸入端，包括一可變增益放大器；該可變增益放大 器具有一調(diào)節(jié)所述可變增益放大器增益的調(diào)節(jié)器和差模信號放大輸出端；該模塊還包括一 共模電壓跟隨器，該共模電壓跟隨器具有一共模參考輸出端；一運算模塊；該模塊具有一閾值生成器，該閾值生成器連接所述共模參考輸出端，具有 相應(yīng)的一上限和一下限閾值輸出端；該模塊還具有一幅度轉(zhuǎn)化器，該幅度轉(zhuǎn)化器連接所述 差模信號放大輸出端，具有直流參量輸出端；以及一比較模塊；該模塊連接所述上、下限閾值輸出端和所述直流參量輸出端，同時具有信 號丟失告警輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)器包括一連接在電源 與地之間的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求2所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述增益模塊中的可變增益放 大器包括多個級聯(lián)的差分放大器，且該多級差分放大器除最末一級以外，其余各級均具有 可調(diào)節(jié)的有源負載。
4.如權(quán)利要求3所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述差分放大器具有相同的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括MOS差分對管的漏極各自通過一漏極 電阻連接到電源端；所述差分對管的源極共同通過一尾恒流源接地，該尾恒流源為工作在 飽和區(qū)的MOS管；所述有源負載通過工作在飽和區(qū)的MOS管其源極漏極跨接在差分對的雙端輸出端實 現(xiàn)；第一級差分放大器的MOS差分對管柵極作為差分信號輸入端；末尾一級差分放大器的 雙端輸出作為差模放大輸出端；所有有源負載的柵極相連，再連接一跟隨管的柵極，該跟隨管柵極漏極相連再接一第 一恒流源到地；所述跟隨管的源極接所述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的所述輸出節(jié)點；其中，所有的所述尾恒流源與第一恒流源實現(xiàn)形式相同，其所有柵極相連而接入相同 的偏置電壓，所有源極相連接地。
5.如權(quán)利要求4所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述共模電壓跟隨器包括串聯(lián) 的一取樣電阻和一第二恒流源，其中取樣電阻端接電源；第二恒流源柵極和源極分別與所 述尾恒流源柵極和源極相連；所述取樣電阻與第二恒流源連接點作為共模參考輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述閾值生成器包括一偽幅度 轉(zhuǎn)化器和一運算器；所述偽幅度轉(zhuǎn)化器連接所述共模參考輸出端，同時具有一閾值參考端 與所述運算器連接；所述運算器具有所述上、下限閾值輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述偽幅度轉(zhuǎn)化器和所述幅度 轉(zhuǎn)化器均具有相同拓撲結(jié)構(gòu)的差分對形式。
8.如權(quán)利要求7所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述差分對形式包括各自接有 漏極電阻的差分對管，該差分對管各自的柵極與漏極短接；所述的漏極電阻另一端相互連 接并通過一頂恒流源連接到電源端；所述差分對管源極相連再通過相互并聯(lián)的一源極電阻 和一源極電容連接到地；其中所述幅度轉(zhuǎn)化電路的差分對管兩個柵極分別連接所述差模放 大輸出端，兩個源極作為幅度轉(zhuǎn)化輸出端；偽幅度轉(zhuǎn)化電路的差分對管其中一個的柵極接 所述共模參考輸出端；差分對管的源極作為偽幅度轉(zhuǎn)化輸出端，并且兩個差分對管漏極相連。
9.如權(quán)利要求8所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述運算器包括一比較器，一調(diào) 整管和第一、第二及第三分壓電阻；其中所述調(diào)整管的源極漏極與所述第一、第二和第三分 壓電阻順次串聯(lián)后接入電源和地，調(diào)整管位于電源端，第三分壓電阻端接地；所述比較器的 負輸入端接所述偽幅度轉(zhuǎn)化輸出端，比較器輸出端接所述調(diào)整管柵極，正輸入端接所述第 二與第三分壓電阻的連接點；第一分壓電阻高電位端作為上限閾值輸出端，低電位端作為下限閾值輸出端。
10.如權(quán)利要求9所述一種信號檢測裝置，其特征在于所述遲滯比較器包括一比較器 和一對圖騰柱結(jié)構(gòu)MOS管，其圖騰柱結(jié)構(gòu)為一 PMOS管和一 NMOS管漏極與柵極各自相連實 現(xiàn)；所述比較器正輸入端接所述幅度轉(zhuǎn)化輸出端，負輸入端接所述圖騰柱結(jié)構(gòu)MOS管的漏 極，輸出端接MOS管的柵極；同時NMOS管源極接所述上限閾值輸出端；PMOS管源極接所述 下限閾值輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種信號檢測裝置，其特征在于它包括一增益模塊、一運算模塊和一比較模塊。增益模塊內(nèi)部具有調(diào)節(jié)器，可調(diào)節(jié)地放大輸入差分信號中的差模信號，并連同內(nèi)部跟隨的共模參考值一起傳輸至運算模塊；運算模塊將共模參考值轉(zhuǎn)化為上、下限閾值電壓，同時將放大后的差模信號轉(zhuǎn)化為一直流參量，最后在比較模塊中，將直流參量與上、下限閾值電壓進行遲滯比較，得出信號丟失告警?？勺冊鲆娣糯笃髦械恼{(diào)節(jié)器同對差模信號增益進行調(diào)整，得到不同的上、下限閾值電壓作為依據(jù)進行信號丟失判斷，可滿足常見多電平規(guī)范的信號丟失檢測判據(jù)，同時具有溫度補償和克服參數(shù)漂移的特點，電路工作狀態(tài)和遲滯系數(shù)穩(wěn)定性好。
文檔編號H04B17/00GK201904788SQ20102068063
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者林少衡 申請人:廈門優(yōu)迅高速芯片有限公司