[發明專利]一種寬帶線性均衡電路

有效

• 申請號: 201310279502.8
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103346778A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 李路;蓋偉新
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 俞達成

技術領域

本發明涉及一種均衡電路，尤其涉及一種寬帶線性均衡電路，屬于通信技術領域。

背景技術

高速串行接口技術相對于并行連接，具有成本低、抗干擾性能好等優點，是高速接口及大數據傳輸的主流技術，在網絡通信、背板連接及輸入輸出接口等領域的應用都非常廣泛。隨著應用需求的增長和相關技術的進步，高速串行傳輸的數據率越來越快，對收發電路的帶寬提出了越來越高的要求。

高速串行數據的發送與接收必然要通過信號傳輸媒介，即信道。完整的信道一般包括印制電路板布線、背板布線、電纜、印制電路板通孔、線腳、板間連接器以及封裝引腳等。它們在傳輸信號時會引入許多非理想因素，如印制電路板布線、背板布線及電纜等傳輸媒介固有的趨膚效應和介質損耗等，由于這些因素的影響會隨著信號頻率的增大而惡化，所以傳輸線在頻域一般呈現低通特性，會衰減信號的高頻成分，在時域表現為碼間干擾。同一傳輸線，傳輸的信號頻率越高，高頻衰減就越大，碼間干擾越嚴重；同一速率的信號，經過的傳輸線越長或傳輸線特性越差，高頻衰減及碼間干擾就越嚴重。嚴重的碼間干擾會惡化高速串行數據接收端接收到的信號質量，造成很高的誤碼率。所以在高速串行數據傳輸系統中，必須有均衡電路來補償信號的高頻成分，消除碼間干擾，保證低誤碼率傳輸信號。

均衡技術包括很多種類，如預加重技術、判決反饋均衡技術、線性均衡技術等。其中線性模擬均衡器是一種頻域均衡方法，它通過放大信號的高頻分量來補償傳輸線的線性失真，使信號的高頻分量與低頻分量相當，與其他均衡技術相比，具有面積小、功耗低等優點。

電阻-電容負反饋差分放大器是一種廣泛使用的線性均衡器，它通過電阻-電容負反饋給差分放大電路引入一個零點，得到20dB每十倍頻的高頻增益提高，并可通過調節電容值來調整高頻補償量。但是，增大電容值以提高均衡器的高頻增益的同時，會使電阻電容負反饋均衡電路的主極點減小而犧牲帶寬，這種帶寬與高頻增益之間做出折中，使其難以應對日益提高的數據率對帶寬和增益的要求。

目前有許多研究針對這一問題做出改進，如Gondi,S.和Razavi,B.等人采用無源電感擴展頻寬，但片上無源電感會帶來很大的面積成本（參考文獻：Gondi?S,and?Razavi?B.“Equalization?and?clock?and?data?recovery?techniques?for10G/s?CMOS?serial-link?receiver,”IEEE?J.of?Solid-State?Circuits,2007,vol.42,no.9,pp.1999-2011），E.Sackinger等人使用的有源電感雖然芯片面積減小，但它需要一個由電荷泵產生的高于電源電壓的高壓，這增加了電路的復雜性及功耗（參考文獻：Sackinger?E,and?Fischer?W?C.A3GHz32-dB?CMOS?limiting?amplifier?for?SONET?OC-48receivers.IEEE?J.of?Solid-State?Circuits,2000,vol.35,no.12,pp.1884-1888）。

發明內容

針對線性均衡器的帶寬限制問題，本發明提出一種新的寬帶線性均衡電路。本發明在傳統電容-電阻負反饋均衡電路的基礎上，采用一種新型低功耗、小面積的有源電感，如圖1虛線框中所示。該有源電感包括4個NMOS（M3、M4、M5、M6）和一個偏置尾電流源I_SS2。4個NMOS組成交叉耦合兩層堆疊結構。其中M3的漏極與M4的柵極相連，M3的柵極與M4的漏極相連，M3的源極與M5的漏極和M6的柵極相連，M4的源極與M6的漏極和M5的柵極相連，M5和M6的源極共同連接到偏置尾電流源ISS2，另外M3、M4、M5、M6的襯底極都連接到地。M3和M4的大小取值相同，寬度為6微米，長度為0.13微米；M5和M6的大小取值相同寬度為3到9微米，長度為0.13微米。通過分析小信號模型，如圖3所示，該有源電感可以提供一個零點和一對共軛復數極點，其中零點可以消除原電容電阻負反饋電路的主極點以拓展帶寬、提高高頻增益，一對共軛復數極點可以引入高頻增益峰值，進一步提高高頻增益。

本發明的技術方案為：

一種寬帶線性均衡電路，包括一電容電阻負反饋均衡電路，其特征在于還包括一差分有源電感結構，所述差分有源電感結構的兩輸入端分別與所述電容電阻負反饋電路的兩差分輸出端連接；其中，所述差分有源電感結構提供一零點和一對可引入高頻增益峰值的共軛復數極點，該零點可消除所述電容電阻負反饋電路的主極點。