具有多个信号路径的连续时间线性均衡器

技术领域

本文描述的技术总体涉及连续时间线性均衡器。

背景技术

当信号通过信道传播时，信号功率会丢失。连续时间线性均衡器(Continuoustime linear equalizer，CTLE)是可以补偿信号功率损失的电路。

发明内容

连续时间线性均衡器(CTLE)可以包括第一电路路径，该第一电路路径具有从第一初始值上升到高于第一初始值的稳态值的阶跃响应(step response)。CTLE还包括与第一电路路径并联的第二电路路径，第二电路路径具有从第二初始值上升到峰值并随后下降到第二稳态值的阶跃响应，其中，该第二稳态值大约等于第二初始值。CTLE被配置为组合第一电路路径的输出和第二电路路径的输出。

CTLE可以被配置为接收通过有线连接(wired connection)传输的信号，所述有线连接为所述信号提供通道(channel)。

CTLE的频率响应可以与通道的频率响应成反比。

第一电路路径的阶跃响应可以在下降到稳态值之前具有达到第一峰值的过冲(overshoot)。

第一电路路径可以包括Gm单元(cell)。其中，Gm表示跨导(transconductance)。

Gm单元可以执行电压到电流的转换。

Gm单元可以是第一Gm单元，第一电路路径可以包括耦接到Gm单元的输出的第一负载，并且第一电路路径可以包括从第一负载接收信号的第二Gm单元。

Gm单元可以包括源极退化的差分对(source degenerated differential pair)。

第二电路路径可以是可编程的以改变第二电路路径的阶跃响应。

第二电路路径可以包括谐振电路(tank circuit)。

谐振电路可以包括可编程电阻。

可编程电阻可以设置第二电路路径的阶跃响应的高度。

谐振电路可以包括可编程电容。

可编程电容可以设置第二电路路径的阶跃响应的脉冲宽度。

第二电路路径可以包括第一Gm单元和第二Gm单元，其中，第一Gm单元的输出耦接到谐振电路，第二Gm单元的输入连接到谐振电路。

CTLE还可以包括求和电路，该求和电路被配置为组合第一电路路径的输出和第二电路路径的输出以产生组合输出。

第一Gm单元和/或第二Gm单元可以包括差分对。

CTLE还可以包括求和电路，该求和电路被配置为组合第一电路路径的输出和第二电路路径的输出以产生组合输出。

连续时间线性均衡器(CTLE)可以包括第一电路路径；第二电路路径与第一电路路径并联，第二电路路径具有带过冲的阶跃响应，其中CTLE被配置为组合第一电路路径的输出和第二电路路径的输出。

第一电路路径可以包括宽带放大器(wideband amplifier)或宽带均衡器(wideband equalizer)。

本申请提出的CTLE通过使用第一电路路径和第二电路路径，补偿信号的功率损耗。

前述概述是通过说明的方式提供的，而不是限制性的。

附图说明

在附图中，各个图中所示的每个相同或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。为清楚起见，并非每个组件都可以在每张图中标记。附图不一定按比例绘制，而是重点放在说明本文描述的技术和设备的各个方面。

图1示出了发送器TX可以通过结实(hard)的有线通道(wired channel)传输电信号。

图2示出通道具有依赖频率的增益(frequency-dependent gain)，该增益在较高频率时会降低。

图3示出CTLE可以具有期望的依赖频率的增益，该期望的依赖频率的增益随着频率上升。

图4示出了根据一些实施例的包括第一电路路径、第二电路路径和求和电路的CTLE。

图5示出了第一电路路径、第二电路路径和CTLE的组合输出的阶跃响应。

图6示出了另一个期望的阶跃响应的示例，其包括频率fp1和fz2之间的一部分恒定增益。

图7示出了第一电路路径10可以被设计成具有包括过冲的阶跃响应。

图8示出了根据一些实施例的CTLE的示例实施方式。

图9示出了根据一些实施例的求和电路的示例。

图10示出了根据一些实施例的图9中求和电路的阶跃响应和频率响应的示例，包括阶跃响应中的过冲。

图11示出了根据一些实施例的CTLE的另一示例实施方式。

图12示出了根据一些实施例的Gm单元的示例。

具体实施方式

CTLE可用于各种应用，以补偿信号通过通道传播时的功率损耗。例如，如图1所示，发送器TX可以通过坚固的有线通道(wired channel)将电信号传输到模拟前端(analogfront-end，AFE)，该模拟前端可以包括CTLE。该通道具有依赖频率的增益，该依赖频率的增益在较高频率处降低，如图2所示。短距离(short search)通道在奈奎斯特(Nyquist)频率处可以具有相对低的插入损耗(例如，-5dB)，而长距离(long search)通道在奈奎斯特频率处可以具有较高的插入损耗(例如，-35dB)。为了补偿通道的依赖频率的增益，可以在接收器(RX)中包含CTLE。CTLE可以具有期望的依赖频率的增益，该期望的依赖频率的增益随着频率而上升，如图3所示。如图3所示，CTLE的增益在频率fz和fp1之间从增益G1上升到G2。

发明人已经认识到并意识到现有的CTLE可能耗电，可以使接收信号失真，和/或产生降低系统误码率(bit error rate)的过度振铃。此外，现有的CTLE缺乏处理宽范围数据传输速率(例如10Gbps到112Gbps)的灵活性。

在一些实施例中，CTLE 100可以至少包括第一电路路径10、第二电路路径20和求和电路30，如图4所示。第一电路路径可以是宽带放大器(wideband amplifier)或宽带均衡器(wideband equalizer)。如5图所示，第一电路路径10可以具有从初始值上升到稳态值的阶跃响应10sr。例如，第一电路路径10的高频增益G2可以与第一电路路径10的低频增益G1相同，阶跃响应10sr表示当高频增益G2与低频增益G1相同时的时域响应。第二电路路径20可以具有阶跃响应20sr，其从初始值上升、达到峰值，然后下降到大约为初始值。在一些实施例中，第二电路路径的阶跃响应的初始值和最终值可以为零或大约为零。在此上下文中，术语“大约为初始值”是指与初始值的误差在脉冲高度的20％或者比脉冲高度的20％小的范围内，例如与初始值的误差是脉冲高度的10％或5％，术语“大约为零”表示与零的误差在脉冲高度的20％或者比脉冲高度的20％小的范围内，例如与零的误差是脉冲高度的10％或5％。第一和第二电路路径10、20的输出被求和电路30组合。如图5所示，CTLE 100可以在CTLE 100的输出处具有100sr的组合阶跃响应，这可以接近图3所示的期望阶跃响应。在一些实施例中，第二电路路径20可以处理快速瞬变(transient)且具有较低功耗，从而允许CTLE 100具有低的整体功耗。在一些实施例中，并且如下文进一步讨论的，第一和第二电路路径10、20的阶跃响应可以是可调节的，这可以使得它们的阶跃响应能够针对不同的通信标准或速度适当地设置。

图6示出了另一个期望的CTLE阶跃响应的示例，其包括频率fp1和fz2之间的一部分恒定增益。为了接近图6中所示的期望阶跃响应，第一电路路径10可以设计成具有包括过冲(overshoot)的阶跃响应10sr，如图7所示。

图8示出了根据一些实施例的示例实施方式CTLE 100a。

第一电路路径10a可以包括Gm单元Gm1，接着是负载Load1和第二Gm单元Gm2。Gm1可以执行电压到电流的转换(具有或没有增益)。负载Load1可以是任何合适的负载，并且在一些例子中例如可以是电阻器，或包括一个或多个电阻器、电容器和/或电感器的组合的网络。Load1可以将来自Gm1的电流信号转换为电压信号。Gm2可以接收来自Load1的电压信号并将其转换成电流信号，然后被求和电路(summing circuit)30a求和，在该例子中，求和电路30a是负载Load2。在一些实施例中，在第一电路路径10a中包括Load1和Gm2可以帮助减少相对于第二电路路径20a的定时失配(timing mismatch)，这在高频下可能是有利的。

第二电路路径20a可以包括Gm单元Gm3，其可以执行电压到电流的转换(具有或没有增益)。来自Gm3的电流信号由谐振电路40接收，在该例子中，谐振电路40包括以并联路径并联的并连接到地的L1、C1和R1。其中，L1、C1和R1并联且连接到地。然而，任何电路元件配置都可以用在谐振电路40中。谐振电路40可以产生第二电路路径20的阶跃响应的过冲特性，如图5所示。在一些实施例中，第二电路路径20a可以是可编程的，使得阶跃响应20sr的高度和宽度可以改变。在图的8例子中，电阻R1是可编程的以便改变阶跃响应。具体而言，改变电阻R1会改变阶跃响应的脉冲高度(图5)。较高的R1值产生具有较高峰值的阶跃响应，而较低的R1值产生具有较低峰值的阶跃响应。电容C1可以是可编程的以改变阶跃响应，特别是阶跃响应的脉冲宽度(图5)。较高的C1值会产生具有较宽脉冲宽度的阶跃响应，而较低的C1值会产生具有较小/较窄脉冲宽度的阶跃响应。谐振电路40可以产生电压信号，然后由Gm单元Gm4接收该电压信号，Gm单元Gm4将电压信号转换为电流信号。求和电路30a将来自第一电路路径10a和第二电路路径20a两者的电流信号求和，求和电路30a在该示例中是负载Load 2。负载2可以是电阻器、电容电感器(capacitor inductor)或它们的任何组合。在一些实施例中，负载2可以设计为在阶跃响应中产生小的过冲。图9示出了根据一些实施例的负载Load 2的示例，例如电感器L2的一端与Gm2的输出和Gm4的输出耦接，电感器L2的另一端与电感器L3的一端耦接，电感器L4的一端与所述电感器L2的另一端和所述电感器L3的一端耦接，电阻器R2耦接在电感器L4的另一端和地之间，电阻器R2是可调的。图10示出了根据一些实施例的求和电路负载2的阶跃响应和频率响应的示例，在阶跃响应中包括过冲。

在一些实施例中，多个第二电路路径20可以并联连接。可以测量通道的插入损耗，并且可以基于测量的插入损耗来设置第二电路路径的强度(例如，增益)。在一些实施例中，多个第二电路路径可以并联连接，并且可以基于测量的插入损耗启用和/或禁用一个或多个第二电路路径。

图11示出了根据一些实施例的另一个示例实施方式CTLE 100b。在该示例中，电路路径10b可以包括Gm1，并且可以从图8的示例中省略Load1和Gm2。电路路径20b可以与电路路径20a的相同或相似。这样的实施例可以包括比图8的示例少的组件，并且由于电路路径10b引入的延迟和电路路径20b引入的延迟之间的不匹配，该实施例可以适合在较低频率下操作。

根据设计考虑，图8和11中所示的任何Gm单元可以具有增益或没有增益。

上述实施例中，CTLE的频率响应可以与通道的频率响应成反比。

图12示出了根据一些实施例的Gm单元的示例。图8和图9中所示的任何Gm单元可以由图12中所示的任何Gm单元来实现，或由其他Gm单元实现。在一些例子中，由于差分对具有高功率效率，电路路径20的Gm单元Gm3和/或Gm4可以实施为差分对(differential pair)，电路路径20可以处理高频信号，这降低了功耗。其中，高频信号的幅度通常很小，因此可以使用非线性放大器，例如简单的差分对来节省功率。即使该差分对的输入/输出特性是非线性的，如果输入信号的幅度很小，那么非线性对系统级性能的贡献可以忽略不计。第一电路路径10的Gm单元Gm1和/或Gm2可以由源极退化的(source-degenerated)差分对来实现，具有高线性度。

附加方面

本文描述的装置和技术的各个方面可以单独使用、组合使用或以在前述描述中描述的实施例中未具体讨论的各种布置中使用，因此不限于其应用到在前面的描述中设置的或在附图中示出的组件的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例中描述的方面组合。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修改权利要求要素本身并不意味着一个权利要求要素相对于另一个权利要求要素的任何优先权、优先级或顺序，或者方法的多个操作的时间顺序，而是仅用作标签以区分具有特定名称的一个权利要求元素与另一个具有相同名称的元素(但使用序数术语)以区分权利要求元素。

此外，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“涉及”及其变形的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。