具有嵌入式均衡的多路复用器

相关申请案交叉引用

本申请要求于2020年7月8日提交的、发明名称为“具有嵌入式均衡的多路复用器(MULTIPLEXER WITH EMBEDDED EQUALIZATION)”的美国非临时专利申请序列号16/923,484的优先权。

技术领域

本发明大体上属于电子领域，具体涉及一种用于减少通过信号链路发送的信号中的抖动的方法和装置。

背景技术

发送设备可以包括发送器，用于通过信号链路发送信号。例如，信号链路可以包括电路板上的信号走线、信号线、信号电缆等。在一些情况下，通过信号链路发送的信号可能具有大的电压摆幅和/或具有高频。

可能希望在通过信号链路发送信号的发送器中实现低功率。功耗可以取决于发送器中使用的电路。例如，如果发送器使用较多的多路复用器，则发送器会消耗较多的功率。

在信号链路上发送的信号可能会出现抖动，这是指发送信号偏离发送信号的周期性的现象(假设发送信号是周期信号)。随着信号周期性的降低，发送信号可能会表现出抖动增加。

抖动可能是由符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)引起的。当信号在信号链路上传输时，该信号的信号脉冲可能会扩展到信号脉冲的分配时间间隔(其中，分配时间间隔基于信号的周期性)之外，并扩展到相邻时间间隔中，这可能会对相邻时间间隔中的信号脉冲造成干扰。这种影响被称为ISI。

多路复用器可以用于提高发送器输出的信号的信号速率。多路复用器可以接收第一信号速率(例如，半信号速率)的输入信号，第一信号速率小于发送器输出的信号的第二信号速率(例如，全信号速率)。“全信号速率”是指发送器在给定时间间隔内发送信号的目标速率。“半信号速率”是指目标速率的一半的信号通信速率。

为了实现较低的抖动，可以在发送器中使用较多的多路复用器。在一些情况下，多路复用器能够驱动相对较低的负载。如果多路复用器的信号驱动器具有相对高的负载(基于多路复用器的输入电容)，则可以使用较多的多路复用器来驱动信号驱动器。但是，增加发送器中的多路复用器的数量会导致发送器的功耗增加。

因此，需要不受现有技术的一个或多个限制的用于减少信号中的抖动的设备和方法。

该背景信息旨在提供可能与本发明相关的信息。没有必要承认也不应解释任何上述信息构成与本发明相对的现有技术。

发明内容

本发明的目的是消除或减少现有技术的至少一个缺点。

根据本发明的一些实现方式，为了减少发送器输出端的抖动，发送器中使用的多路复用器可以包括均衡器，用于均衡通过多路复用器内部的多个信号路径的信号。在一些示例中，包括均衡器的多路复用器是发送器的最后一个输出级的一部分。多路复用器可以用于驱动信号驱动器的输入，该驱动器将信号驱动到信号链路上。

通过在多路复用器中包括均衡器，可以减少ISI，从而减少来自发送器的发送信号的抖动量。在多路复用器中包括均衡器可以减少发送器中包括的预驱动器级的数量，从而可以降低发送器的功耗。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括多路复用器的发送器。多路复用器包括多个输入端，用于接收相应的输入信号。多路复用器还包括输出端，用于提供从输入信号中选择的输出信号。多路复用器还包括均衡器，用于对通过多路复用器的输入信号应用均衡，均衡用于在多路复用器的输出端提供所选择的信号作为均衡信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括多路复用器接收具有第一速率的输入信号。该方法还包括通过多路复用器中的均衡器对通过多路复用器中相应信号路径的输入信号应用均衡。该方法还包括多路复用器输出输出信号，输出信号包括由均衡产生的输入信号的均衡版本中的所选择的信号，输出信号具有大于第一速率的第二速率。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备，包括多路复用器和信号驱动器，信号驱动器具有连接到均衡器的输出端的输入端。多路复用器包括多个输入端，用于接收相应的输入信号。多路复用器还包括输出端，用于提供从输入信号中选择的输出信号。多路复用器还包括均衡器，用于对通过多路复用器的输入信号应用均衡，均衡用于在多路复用器的输出端提供所选择的信号作为均衡信号。

在一些实施例中，多路复用器可由频率小于输出端的输出信号的频率的时钟信号控制。在一些实施例中，时钟信号包括第一时钟信号和第二时钟信号，第二时钟信号是第一时钟信号的反向信号。在一些实施例中，多路复用器包括用于输入信号中的第一输入信号的第一信号路径和用于输入信号中的第二输入信号的第二信号路径。在一些实施例中，第一信号路径包括第一缓冲器，第一缓冲器具有连接到第一输入信号的输入端和连接到第一抽头节点的输出端，第二信号路径包括第二缓冲器，第二缓冲器具有连接到第二输入信号的输入端和连接到第二抽头节点的输出端。均衡器包括第一延迟电路，用于延迟第二输入信号，并将第二输入信号的延迟版本输出到第一抽头节点。均衡器还包括第二延迟电路，用于延迟第一输入信号，并将第一输入信号的延迟版本输出到第二抽头节点。在一些实施例中，第一延迟电路包括具有可调强度的缓冲器，第二延迟电路包括具有可调强度的缓冲器。在一些实施例中，第一缓冲器具有可调强度，第二缓冲器具有可调强度。在一些实施例中，发送器还包括驱动器，驱动器具有连接到多路复用器的输出端的输入端，其中，第一延迟电路中缓冲器的可调强度和第二延迟电路中缓冲器的可调强度基于驱动器的负载。在一些实施例中，当第一延迟电路中的缓冲器被禁用时，第一延迟电路中的缓冲器的输出端是三态的，以关闭第一信号路径中的均衡。在一些实施例中，第一信号路径包括第一系列缓冲器，第一系列缓冲器包括第一信号路径中具有可调强度的缓冲器作为第一系列缓冲器中的最后一个缓冲器，第二信号路径包括第二系列缓冲器，第二系列缓冲器包括第二信号路径中具有可调强度的缓冲器作为第二系列缓冲器中的最后一个缓冲器。在一些实施例中，第一抽头节点连接到第一信号路径中的第一开关的输入端，第二抽头节点连接到第二信号路径中的第二开关的输入端。在一些实施例中，第一开关由第一时钟信号计时，第二开关由第二时钟信号计时，第二时钟信号从第一时钟信号偏移非零偏移时间间隔。在一些实施例中，第一时钟信号相对于通过第一信号路径并在第一抽头节点均衡的第一输入信号对来自第一开关的第一输出信号重新定时。在一些实施例中，第二时钟信号相对于通过第二信号路径并在第二抽头节点均衡的第二输入信号对来自第二开关的第二输出信号重新定时。

在一些实施例中，均衡器应用于输入信号中的第一输入信号的均衡包括在第一抽头节点输出第一输入信号的缓冲版本，以及在第一抽头节点输出输入信号中的第二输入信号的延迟版本。在一些实施例中，该方法还包括：开关在第一抽头节点接收组合信号，组合信号基于第一输入信号的缓冲版本和第二输入信号的延迟版本的组合；开关在以第一速率运行的时钟信号的控制下，输出组合信号，作为来自多路复用器的输出信号。在一些实施例中，时钟信号相对于第一抽头节点处的组合信号对多路复用器的输出端处的输出信号重新定时。

上文结合本发明的各个方面描述了实施例，这些实施例可以基于这些方面来实现。本领域技术人员将理解，实施例可以结合描述这些实施例的方面来实现，但也可以与该方面的其它实施例一起实现。当实施例相互排斥或互不兼容时，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。一些实施例可以结合一个方面进行描述，但也可以适用于其它方面，这对本领域技术人员是显而易见的。

本发明的一些方面和实施例可以适合实施为尺寸小且适合于低成本制造过程的电子组件。实施例也可以在宽频率范围内实现，并且功耗低。

附图说明

结合附图，通过以下详细描述，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。

图1示出了根据本发明的实施例配置的2:1多路复用器示意图。

图2示出了根据实施例的信号幅度曲线图，其中示出了均衡特征。

图3示出了根据实施例的示例性2:1多路复用器示意图，该多路复用器用于在多路复用器中执行均衡。

图4A和图4B示出了根据实施例的3位可调反相器的示例性示意图。

图5A和图5B示出了根据实施例配置的设备的顶层图。

图6示出了根据实施例配置的多路复用器的操作方法。

图7A和图7B示出了根据实施例的操作中的多路复用器定时。

图8示出了根据实施例的具有和不具有嵌入式均衡的多路复用器的值表。

具体实施方式

电压模式发送器通常用于高速通信链路，以在发送的比特流上实现宽电压摆幅和大电压升压。但是，当信号在信号链路上传输时，该信号的信号脉冲可能会扩展到信号脉冲的分配时间间隔(其中，分配时间间隔基于信号的周期性)之外，并扩展到相邻时间间隔中。信号扩展会对相邻时间间隔中的信号脉冲造成干扰。这种影响被称为符号间干扰(inter-symbol interference，ISI)，ISI又会导致信号中的抖动。为了实现较低的抖动，可以在发送器中使用较多的多路复用器。在一些情况下，多路复用器能够驱动相对较低的负载，如果多路复用器的信号驱动器具有相对高的负载(基于多路复用器的输入电容)，则可以使用较多的多路复用器来驱动信号驱动器。但是，增加发送器中的多路复用器的数量会导致发送器的功耗增加。最大限度地降低功率和最大限度地降低输出抖动是设计电压模式发送器等组件时考虑的参数。

本发明的实施例提供了用于降低信号中的抖动，同时也最大限度地降低功耗的设备和方法。

图1示出了根据本发明的实施例配置的2:1多路复用器示意图100。半速率的输入数据信号102a和102b提供给多路复用器106。时钟信号104还提供给多路复用器106。多路复用器输出108提供给单位驱动器单元110，在单位驱动器单元110，多路复用器输出108最终作为传输112输出。虽然仅示出了一个单位驱动器单元110，但每个多路复用器106可以驱动一定数量的单位驱动器单元110。通常，50欧姆的驱动器总共需要32个单位驱动器单元110。最终的50欧姆驱动器包括并行的多个多路复用器106和单位驱动器单元110。在T形栅(T-gate)方案中，半速率数据可以由输入数据信号102a和102b提供，全速率数据可以在输出端处生成并由半速率时钟信号104重新定时。

图2示出了根据实施例的信号幅度曲线图，其中示出了均衡特征。曲线202示出了没有均衡的多路复用器输出，而曲线204示出了具有1抽头前馈均衡(feed-forwardequalization，FFE)的多路复用器输出。一个单位间隔(unit interval，UI)示出为206。均衡等效于T-间隔的FFE，但在多路复用器内生成。这可以通过在多路复用器中的T形栅之前生成适当的信号电平来实现。然后，时钟可以对信号采样，并在多路复用器输出端生成全数据。

图3示出了根据实施例的示例性2:1多路复用器示意图300，该多路复用器用于在多路复用器中执行均衡。半速率的输入数据信号302a和302b与时钟信号304a和304b一起提供给多路复用器。UI延迟314大约是后光标路径322中的一个单位。还示出了路径强度316和318。然后，多路复用器输出312可以转发到驱动器324，例如50欧姆驱动器。

在一些实施例中，多路复用器300可以由时钟信号304a和304b控制，时钟信号304a和304b的频率小于来自输出312的输出信号的频率。时钟信号304a和304b可以是第一时钟信号和第二时钟信号，其中，一个时钟信号是另一个时钟信号的反向信号。多路复用器300可以包括用于输入信号的第一输入信号302a的第一信号路径和用于输入信号的第二输入信号302b的第二信号路径。第一信号路径可以包括第一缓冲器，第一缓冲器具有连接到第一输入信号302a的输入端和连接到第一抽头节点328a的输出端。第二信号路径可以包括第二缓冲器，第二缓冲器具有连接到第二输入信号302b的输入端和连接到第二抽头节点328b的输出端。均衡器可以包括第一延迟电路，以延迟第二输入信号302b，并将第二输入信号302b的延迟版本输出到第一抽头节点328a。均衡器还可以包括第二延迟电路，以延迟第一输入信号302a并将第一输入信号302a的延迟版本输出到第二抽头节点328b。第一抽头节点328a可以连接到第一信号路径中的第一开关326a的输入端。第二抽头节点328b可以连接到第二信号路径中的第二开关326b的输入端。第一延迟电路和第二延迟电路中的一个或两个可以包括具有可调强度的缓冲器。多路复用器300还可以包括驱动器324，驱动器324具有连接到多路复用器300的输出312的输入端，其中，第一延迟电路中缓冲器的可调强度和第二延迟电路中缓冲器的可调强度基于驱动器324的负载。在一些实施例中，当第一延迟电路中的缓冲器被禁用时，第一延迟电路中的缓冲器的输出端可以是三态的，以关闭第一信号路径中的均衡。

在一些实施例中，第一信号路径320a可以包括第一系列缓冲器，第一系列缓冲器包括第一信号路径320a中具有可调强度的缓冲器，作为第一系列缓冲器中的最后一个缓冲器。第二信号路径320b还可以包括第二系列缓冲器，第二系列缓冲器包括第二信号路径320b中具有可调强度的缓冲器，作为第二系列缓冲器中的最后一个缓冲器。

在一些实施例中，第一开关326a可以由第一时钟信号304a计时。类似地，第二开关326b可以由第二时钟信号304b计时，第二时钟信号304b与第一时钟信号304a偏移非零偏移时间间隔。在一些实施例中，第一时钟信号304a可以相对于通过第一信号路径并在第一抽头节点328a均衡的第一输入信号302a对来自第一开关326a的第一输出信号重新定时。类似地，第二时钟信号304b可以相对于通过第二信号路径320b并在第二抽头节点328b均衡的第二输入信号302b对来自第二开关326b的第二输出信号重新定时。

继续参考图3，主反相器路径320a和320b可以是8x反相器，8x反相器后面是8x T形栅。多路复用器实现类似于2抽头前馈均衡(feed-forward equalization，FFE)(具有一个主抽头和一个后抽头)的均衡。并行可切换反相器片(slice)可以连接到主8x反相器，以调节主抽头的强度。在并行路径322a和322b中可以存在一个UI(大约18ps)延迟，以实现后光标抽头。后光标路径322a和322b中的最终反相器强度可以调节，以调节后光标抽头强度。对于较低的数据速率，可以切换附加的延迟，但可能不需要这种附加的延迟。对于较低的数据速率，几乎不需要均衡。FFE的信号电平可以分别通过主路径320a和320b以及后光标路径322a和322b反相器之间的电压划分来产生。最终T形栅在适当的时间对数据电平采样，以生成全速率数据。由于时钟304a和304b还对数据重新定时，所以主路径320和延迟的后光标路径322的定时并不关键，它可能只需要满足最小设置时间。

图4A和图4B示出了根据实施例的3位可调反相器的示例性示意图400。还示出了控制路径402。主路径320和后光标路径322具有类似的3位可调强度反相器。主路径320可以具有相当于大约4x反相器的最大强度，而后级可以具有等效于大约8x反相器的最大强度。当不需要均衡时，可以通过将反相器置于三态或高Z态来禁用反相器。

2:1多路复用器，例如图1中所示的多路复用器，可以直接在4个单位驱动片之后。产生50欧姆终端需要32个单位驱动器片。因此，如果每个多路复用器能够驱动4个单位驱动片，则50欧姆驱动器总共需要8个多路复用器。

如果4个单位驱动器片连接到多路复用器，则可能需要4的均衡设置，并且该配置会导致低ISI多路复用器输出。

图5A和图5B示出了根据实施例配置的设备的顶层图。在图5A中，串行器502将数据发送到50欧姆电压模式驱动器508，50欧姆电压模式驱动器508包括后光标传输504和主传输506。本领域技术人员将理解，串行器包括用于串行地对并行数据的离开进行计时的多路复用器，例如，图1中所示的多路复用器100。数据从驱动器508传输到有损信道510，最后传输到50欧姆终端512。类似地，图5B示出了100+Gb传输场景，其中，数据由接收组件514接收而不是去到50欧姆终端512。

图6示出了根据实施例配置的多路复用器的操作方法600。该方法包括多路复用器接收(602)具有第一速率的输入信号。该方法还包括通过多路复用器中的均衡器对通过多路复用器中相应信号路径的输入信号应用(604)均衡。此外，该方法包括多路复用器输出(606)输出信号，输出信号包括由均衡产生的输入信号的均衡版本中的所选择的信号，输出信号具有大于第一速率的第二速率。

根据实施例，均衡器应用于第一输入信号的均衡可以包括在第一抽头节点输出第一输入信号的缓冲版本，以及在第一抽头节点输出输入信号中的第二输入信号的延迟版本。该方法600还可以包括：开关在第一抽头节点接收组合信号，组合信号基于第一输入信号的缓冲版本和第二输入信号的延迟版本的组合；开关在以第一速率运行的时钟信号的控制下，输出组合信号，作为来自多路复用器的输出信号。在一些实施例中，时钟信号可以相对于第一抽头节点处的组合信号对多路复用器的输出端处的输出信号重新定时。

图7A和7B示出了根据实施例的操作期间的多路复用器定时。在图7A中，定时适用于没有均衡的多路复用器，而在图7B中，多路复用器执行均衡。图7B的MUX输出702中的“α”项是影响对主数据或光标应用均衡程度的比例因子。

图8示出了根据实施例的具有和不具有嵌入式均衡的多路复用器的值表。很明显，当在多路复用器内配置均衡时，传输802处的抖动和多路复用器和驱动器电流消耗804都降低。

尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是明显在不脱离本发明的情况下可以制定本发明的各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书限定的对本发明的说明，并且预期覆盖在本发明的范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。