本實用新型涉及集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低頻增益分段可調(diào)的線性均衡器。

背景技術(shù)：

基于串行通信技術(shù)的高速通信接口在現(xiàn)代計算機與網(wǎng)絡(luò)交換等系統(tǒng)中得到了廣泛的運用。由于傳輸線、同軸電纜等信道存在導體損耗、介質(zhì)損耗等非理想特性，這些非理想特性會使信號發(fā)生衰減，信號頻率越高衰減幅度越大。高速信號通過這些信道后信號抖動增加，波形發(fā)生畸變，影響接收端電路正常的判決，導致系統(tǒng)的誤碼率增加。

為了減小傳輸誤碼率，在高速串行接口電路中通常會采用均衡器補償信道對信號的衰減。線性均衡器是一種結(jié)構(gòu)相對簡單的模擬均衡器，廣泛應(yīng)用在接收器前端和信號中繼器中。傳統(tǒng)的線性均衡器通常通過調(diào)節(jié)均衡器的低頻增益(或者高頻增益)的方式以補償不同損耗的信道，但是這種調(diào)節(jié)方式很容易造成低頻段過補償(或欠補償)，導致均衡后的信號的抖動增加，系統(tǒng)誤碼率增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的是現(xiàn)有線性均衡器容易造成信號的低頻段過補償或欠補償?shù)膯栴}，提供一種低頻增益分段可調(diào)的線性均衡器。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種低頻增益分段可調(diào)的線性均衡器，由1個負載網(wǎng)絡(luò)和N+1個均衡單元組成；所有N+1個均衡單元中的電路結(jié)構(gòu)相同，其中1個均衡單元為基本粗調(diào)均衡單元，其余N個均衡單元為分段細調(diào)均衡單元；負載網(wǎng)絡(luò)的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop；基本粗調(diào)均衡單元的輸入端vin和vip接均衡輸入信號vin和vip；基本粗調(diào)均衡單元的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop；N個分段細調(diào)均衡單元的輸入端vin和vip接均衡輸入信號vin和vip；N個分段細調(diào)均衡單元的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop；基本粗調(diào)均衡單元的輸入端vch接基本粗調(diào)均衡單元的增益控制信號vch；每個分段細調(diào)均衡單元的輸入端vcln分別接第n個增益控制信號vcln；其中n＝1,2，…，N，N≥1。

上述方案中，負載網(wǎng)絡(luò)包括電感L1-L2和電阻R1-R2；電感L1和電阻R1串聯(lián)，電感L1的另一端接電源，電阻R1的另一端接均衡輸出信號vop；電感L2和電阻R2串聯(lián)，電感L2的另一端接電阻R2，電阻R2的另一端接均衡輸出信號von。

上述方案中，均衡單元包括MOS管M1-M5，反饋電阻R3和反饋電容C1；MOS管M1的漏極接均衡輸出信號vop，MOS管M1的柵極接均衡輸入信號vin；MOS管M1的源極、反饋電阻R3的一端、反饋電容C1的一端、MOS管M3的源極和MOS管M4的漏極相接；MOS管M2的漏極接接均衡輸出信號von，MOS管M2的柵極接均衡輸入信號vip；MOS管M2的源極、反饋電阻R3的另一端、反饋電容C1的另一端、MOS管M3的漏極和MOS管M5的漏極相接；MOS管M3的柵極接增益控制信號vch和vcln；其中n＝1,2，…，N，N≥1；MOS管M4的源極和MOS管M5的源極接地，MOS管M4的柵極和MOS管M5的柵極接外部偏置電壓Vb。

上述方案中，MOS管M1-M5為NMOS管。

上述方案中，N+1個均衡單元的器件參數(shù)存在如下規(guī)律：

基本粗調(diào)均衡單元的差分對放大管即MOS管M1和MOS管M2的寬長比最大，且從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的差分對放大管即MOS管M1和MOS管M2的寬長比逐漸減??；

基本粗調(diào)均衡單元的差分對尾電流管即MOS管M4和MOS管M5的寬長比最大，且從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的差分對尾電流管即MOS管M4和MOS管M5的寬長比逐漸減小；

基本粗調(diào)均衡單元的反饋MOS管M3的寬長比最大，且從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋MOS管M3的寬長比逐漸減??；

基本粗調(diào)均衡單元的反饋反饋電阻R3最小，且從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋電阻R3逐漸加大；

基本粗調(diào)均衡單元的反饋反饋電容C1最小，且從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋電容C1逐漸加大。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下特點：

1、采用基本粗調(diào)均衡單元并聯(lián)N個分段細調(diào)均衡單元的工作方式，基本粗調(diào)均衡單元粗調(diào)低頻增益，分段細調(diào)節(jié)均衡單元根據(jù)實際信道在不同頻段的損耗情況細調(diào)對應(yīng)頻段的增益，低頻增益可調(diào)范圍大，并且能減小過補償或欠補償，減小系統(tǒng)的誤碼率；

2、采用負載網(wǎng)絡(luò)中的電阻直接求和，電路結(jié)構(gòu)簡單可靠；此外，負載網(wǎng)絡(luò)中還包含峰化電感，能夠擴展均衡器的工作帶寬，提高均衡器的數(shù)據(jù)率。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路原理圖。

圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的電路原理圖。

圖3是本實用新型優(yōu)選實施例的仿真結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，詳細描述本實用新型的技術(shù)方案：

一種低頻增益分段可調(diào)的線性均衡器，如圖1所示，由1個負載網(wǎng)絡(luò)和N+1個均衡單元組成，其中N≥1。所有均衡單元中的其中1個均衡單元為基本粗調(diào)均衡單元，其余N個均衡單元為分段細調(diào)均衡單元。N+1個均衡單元與負載網(wǎng)絡(luò)呈串聯(lián)方式連接，N+1個均衡單元之間呈并聯(lián)方式連接。負載網(wǎng)絡(luò)的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop?；敬终{(diào)均衡單元的輸入端vin和vip接均衡輸入信號vin和vip；基本粗調(diào)均衡單元的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop；基本粗調(diào)均衡單元的輸入端vch接基本粗調(diào)均衡單元的增益控制信號vch。N個分段細調(diào)均衡單元的輸入端vin和vip接均衡輸入信號vin和vip；N個分段細調(diào)均衡單元的輸出端von和vop接均衡輸出信號von和vop；每個分段細調(diào)均衡單元的輸入端vcln分別接第n個增益控制信號vcln，其中n＝1,2，…，N。

負載網(wǎng)絡(luò)由電阻串聯(lián)電感構(gòu)成，負載網(wǎng)絡(luò)的電阻作為基本粗調(diào)均衡單元和若干分段細調(diào)節(jié)均衡單元的求和電阻，負載網(wǎng)絡(luò)的電感用于中和輸出節(jié)點的負載電容與寄生電容，起電感峰化擴展均衡器工作帶寬的作用。在本實用新型中，負載網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，包括電感L1-L2和電阻R1-R2。電感L1和電阻R1串聯(lián)，即電感L1一端接電源，另一端接電阻R1；電阻R1一端接電感L1，另一端接均衡輸出信號vop。電感L2和電阻R2串聯(lián)，即電感L2一端接電源，另一端接電阻R2；電阻R2一端接電感L2，另一端接均衡輸出信號von。

所有均衡單元的電路結(jié)構(gòu)相同，即均由帶有電容電阻負反饋的差分對構(gòu)成。由于電容電阻的負反饋作用，差分對在s域的左邊產(chǎn)生了一個零點，該零點的位置與反饋電阻與電容的大小有關(guān)。當增益曲線通過這個零點后，增益上升，能夠?qū)α泓c之后的信道衰減起補償作用。同時由于差分對的低頻增益與反饋電阻的阻值有關(guān)，通過調(diào)節(jié)反饋電阻的阻值可以調(diào)節(jié)差分對的低頻增益?；敬终{(diào)均衡單元的零點頻率最高，用于粗調(diào)均衡器的低頻增益。N個分段細調(diào)均衡單元的零點將均衡器的低頻段劃分為N+1個子區(qū)間，通過調(diào)節(jié)每個分段細調(diào)均衡單元的控制電壓可以細調(diào)每個均衡單元低于該均衡單元零點頻率的低頻率段的增益。在本實用新型中，均衡單元如圖2所示，包括MOS管M1-M5，反饋電阻R3和反饋電容C1。MOS管M1和MOS管M2為差分對放大管，反饋電阻R3、反饋電容C1和MOS管M3構(gòu)成的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為差分對的負反饋網(wǎng)絡(luò)，MOS管M4和MOS管M5為差分對尾電流管。MOS管M1的漏極接均衡輸出信號vop，MOS管M1的柵極接均衡輸入信號vin。MOS管M1的源極、反饋電阻R3的一端、反饋電容C1的一端、MOS管M3的源極和MOS管M4的漏極相接。MOS管M2的漏極接接均衡輸出信號von，MOS管M2的柵極接均衡輸入信號vip。MOS管M2的源極、反饋電阻R3的另一端、反饋電容C1的另一端、MOS管M3的漏極和MOS管M5的漏極相接。MOS管M3的柵極接增益控制信號vch和vcln。MOS管M4的源極接地，MOS管M4的柵極接外部偏置電壓Vb。MOS管M5的源極接地，MOS管M5的柵極接外部偏置電壓Vb。

均衡單元所使用的MOS管可以是NMOS管或PMOS管，但考慮到PMOS管的尺寸相對大，寄生電容大，一般用在低速電路中；而NMOS管的尺寸相對較小，寄生電容小，一般用在高速電路中。在本實用新型優(yōu)選實施例中，所有均衡單元中所用到的MOS管均為NMOS管。

在本實用新型中，基本粗調(diào)均衡單元和N個分段細調(diào)均衡單元的電路結(jié)構(gòu)完全相同，但參數(shù)不同。基本粗調(diào)均衡單元的差分對放大管即MOS管M1和MOS管M2的寬長比最大，從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的差分對放大管即MOS管M1和MOS管M2的寬長比逐漸減小?；敬终{(diào)均衡單元的差分對尾電流管即MOS管M4和MOS管M5的寬長比最大，從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的差分對尾電流管即MOS管M4和MOS管M5的寬長比逐漸減小?；敬终{(diào)均衡單元的反饋MOS管M3的寬長比最大，從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋MOS管M3的寬長比逐漸減小?；敬终{(diào)均衡單元的反饋反饋電阻R3最小，從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋電阻R3逐漸增大。基本粗調(diào)均衡單元的反饋反饋電容C1最小，從第一分段細調(diào)均衡單元到第N分段細調(diào)均衡單元的反饋電容C1逐漸加大。

在圖2所示的本實用新型優(yōu)選實施例中，一種低頻增益分段可調(diào)的線性均衡器，采用1個負載網(wǎng)絡(luò)、1個基本均衡單元和2個分段細調(diào)均衡單元構(gòu)成。該優(yōu)選實施例采用0.18μm CMOS工藝設(shè)計，其通過仿真結(jié)果如圖3所述。仿真結(jié)果表明，本均衡器通過調(diào)節(jié)基本粗調(diào)均衡單元的控制電壓可以調(diào)節(jié)本均衡器的整體低頻增益，通過細調(diào)分段細調(diào)均衡單元的控制電壓可以實現(xiàn)對低頻增益的分段細調(diào)；低頻增益可調(diào)范圍大，且能分段細調(diào)，能更好的適應(yīng)不同衰減情況的信道，減小過補償或欠補償，從而減小均衡后信號的抖動，減小通信的誤碼率提高通信質(zhì)量。