连续时间线性均衡器

技术领域

本申请涉及电路设计领域，特别涉及一种连续时间线性均衡器。

背景技术

在有线通信系统中，由于趋肤效应和介质损耗等非理想因素，信道表现为低通特性，当数据率远远超过信道带宽时，就会引起码间干扰(ISI)，造成当前接收数位的脉宽和幅值减小。通信信道的非理想特性，不仅导致符号间干扰(ISI，In

在电信和数据通信中，均衡是指逆转通过信道传输的信号所经历的失真的过程，可以在数据收发器系统中利用连续时间线性均衡器(Con

发明内容

本申请的提供了一种连续时间线性均衡器，能够在一定程度上提高均衡频率。

为解决上述问题，本申请提供了一种连续时间线性均衡器，包括：电阻电容源极退化差分对电路，所述电阻电容源极退化差分对电路的输入端连接输入信号，用于增加所述输入信号的带宽，并可调节的对所述输入信号中的高频信号进行增益补偿；差分电流模放大电路，所述差分电流模放大电路的输入端与所述电阻电容源极退化差分对电路的输出端连接，所述差分电流模放大电路的输出端作为所述连续时间线性均衡器的输出端，用于对所述电阻电容源极退化差分对电路的输出信号中的高频信号进行增益补偿；电流模电阻源极退化电路，所述电流模电阻源极退化电路的输入端与所述差分电流模放大电路的输出端连接，用于增加所述差分电流模放大电路的输出信号的带宽，并可调节的对所述差分电流模放大电路的输出信号中的低频信号进行增益补偿；低通滤波电路，所述低通滤波电路的输入端与所述电流模电阻源极退化电路的输出端连接，用于去除所述电流模电阻源极退化电路的输出信号中的高频信号；电流模加法电路，所述电流模加法电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述电流模加法电路的输出端与所述差分电流模放大电路的输入端连接，用于对对电阻电容源极退化差分对电路的输出信号中的低频信号进行增益补偿。

在本申请的一个实施例中，所述电阻电容源极退化差分对电路包括：第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅级作为所述电阻电容源极退化差分对电路的第一输入端连接第一输入信号，所述第一NMOS管的漏级通过第一负载连接第一电源，所述第一NMOS管的漏级作为所述电阻电容源极退化差分对电路的第一输出端，所述第一NMOS管的源级通过第一电流源接地；第二NMOS管，所述第二NMOS管的栅级作为所述电阻电容源极退化差分对电路的第二输入端连接第二输入信号，所述第二NMOS管的漏级通过第二负载连接所述第一电源，所述第二NMOS管的漏级作为所述电阻电容源极退化差分对电路的第二输出端，所述第二NMOS管的源级通过第二电流源接地；第一源级退化电阻，所述第一源级退化电阻的两端分别跨接在所述第一NMOS管的源级与所述第二NMOS管的源级之间；源级退化电容，所述源级退化电容的两端分别跨接在所述第一NMOS管的源级与所述第二NMOS管的源级之间。

在本申请的一个实施例中，所述第一负载包括：第一电感，所述第一电感的第一端连接所述第一电源；第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第一电感的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一NMOS管的漏级；所述第二负载包括：第二电感，所述第二电感的第一端连接所述第一电源；第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二电感的第二端，所述第二电阻的第二端连接所述第二NMOS管的漏级。

在本申请的一个实施例中，所述差分电流模放大电路包括：第三NMOS管，所述第三NMOS管的栅级作为所述差分电流模放大电路的第一输入端连接所述电阻电容源极退化差分对电路的第一输出端，所述第三NMOS管的漏级通过第三负载连接第二电源，所述第三NMOS管的漏级作为所述连续时间线性均衡器的第一输出端，所述第三NMOS管的源级通过第三电流源接地；第四NMOS管，所述第四NMOS管的栅级作为所述差分电流模放大电路的第二输入端连接所述电阻电容源极退化差分对电路的第二输出端，所述第四NMOS管的漏级通过第四负载连接所述第二电源，所述第四NMOS管的漏级作为所述连续时间线性均衡器的第二输出端，所述第四NMOS管的源级连接所述第三NMOS管的源级。

在本申请的一个实施例中，所述第三负载包括：第三电感，所述第三电感的第一端连接所述第二电源；第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第三电感的第二端，所述第三电阻的第二端连接所述第三NMOS管的漏级；所述第四负载包括：第四电感，所述第四电感的第一端连接所述第二电源；第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述第四电感的第二端，所述第四电阻的第二端连接所述第四NMOS管的漏级。

在本申请的一个实施例中，所述电流模电阻源极退化电路包括：第五NMOS管，所述第五NMOS管的栅级作为所述电流模电阻源极退化电路的第一输入端连接所述差分电流模放大电路的第一输出端，所述第五NMOS管的漏级通过第五负载连接第三电源，所述第五NMOS管的漏级作为所述电流模电阻源极退化电路的第一输出端，所述第五NMOS管的源级通过第四电流源接地；第六NMOS管，所述第六NMOS管的栅级作为所述电流模电阻源极退化电路的第二输入端连接所述差分电流模放大电路的第二输出端，所述第六NMOS管的漏级通过第六负载连接所述第三电源，所述第六NMOS管的漏级作为所述电流模电阻源极退化电路的第二输出端，所述第六NMOS管的源级通过第五电流源接地；第二源级退化电阻，所述第二源级退化电阻的两端分别跨接在所述第五NMOS管的源级与所述第六NMOS管的源级之间。

在本申请的一个实施例中，所述第五负载包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述第三电源，所述第五电阻的第二端连接所述第五NMOS管的漏级；所述第六负载包括：第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述第三电源，所述第六电阻的第二端连接所述第六NMOS管的漏级。

在本申请的一个实施例中，所述低通滤波电路包括：第七电阻，所述第七电阻的第一端作为所述低通滤波电路的第一输入端连接所述电流模电阻源极退化电路的第一输出端；第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第七电阻的第二端作为所述低通滤波电路的第一输出端，所述第一电容的第二端接地；第八电阻，所述第八电阻的第一端作为所述低通滤波电路的第二输入端连接所述电流模电阻源极退化电路的第二输出端；第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第八电阻的第二端作为所述低通滤波电路的第二输出端，所述第二电容的第二端接地。

在本申请的一个实施例中，所述电流模加法电路包括：第七NMOS管，所述第七NMOS管的栅级作为所述电流模加法电路的第一输入端连接所述低通滤波电路的第一输出端，所述第七NMOS管的源级通过第六电流源接地，所述第七NMOS管的漏级连接所述差分电流模放大电路的第一输入端；第八NMOS管，所述第八NMOS管的栅级作为所述电流模加法电路的第二输入端连接所述低通滤波电路的第二输出端，所述第八NMOS管的源级连接所述第七NMOS管的源级，所述第八NMOS管的漏级连接所述差分电流模放大电路的第二输入端。

在本申请的一个实施例中，所述第六电流源通过尾电流控制电路接地，所述尾电流控制电路包括：第九NMOS管，所述第九NMOS管的漏级作为所述尾电流控制电路的输入端连接所述第六电流源，所述第九NMOS管的源级作为所述尾电流控制电路的输出端接地，所述第九NMOS管的栅级通过传输门电路连接所述第九NMOS管的控制信号；第十NMOS管，所述第十NMOS管的漏级连接所述第九NMOS管的栅级，所述第十NMOS管的源级接地，所述第十NMOS管的栅级作为所述第十NMOS管的控制端接收所述第十NMOS管的控制信号。

由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：

本申请中提出的一种连续时间线性均衡器，包括电阻电容源极退化差分对电路、差分电流模放大电路、电流模电阻源极退化电路、低通滤波电路和电流模加法电路，电阻电容源极退化差分对电路的输入端连接输入信号，用于增加输入信号的带宽，并可调节的对输入信号中的高频信号进行增益补偿；差分电流模放大电路的输入端与电阻电容源极退化差分对电路的输出端连接，差分电流模放大电路的输出端作为连续时间线性均衡器的输出端，用于对电阻电容源极退化差分对电路的输出信号中的高频信号进行增益补偿；电流模电阻源极退化电路的输入端与差分电流模放大电路的输出端连接，用于增加差分电流模放大电路的输出信号的带宽，并可调节的对差分电流模放大电路的输出信号中的低频信号进行增益补偿；低通滤波电路的输入端与电流模电阻源极退化电路的输出端连接，用于去除电流模电阻源极退化电路的输出信号中的高频信号，留下电流模电阻源极退化电路的输出信号中的低频信号；电流模加法电路的输入端与低通滤波电路的输出端连接，电流模加法电路的输出端与差分电流模放大电路的输入端连接，将留下的电流模电阻源极退化电路的输出信号中的低频信号与电阻电容源极退化差分对电路的输出信号混合后经差分电流模放大电路输出，用于对电阻电容源极退化差分对电路的输出信号中的低频信号进行增益补偿，以使连续时间线性均衡器的输出结果不仅对输入信号中的高频信号进行增益补偿，也对输入信号中的低频信号进行增益补偿，从而在一定程度上提高均衡频率。

附图说明

图1示意性的示出了本申请的一个实施例的连续时间线性均衡器的结构示意图；

图2示意性的示出了本申请的一个实施例的连续时间线性均衡器的工作示意图；

图3示意性示出了本申请的一个实施例的第一源级退化电阻结构示意图；

图4示意性示出了本申请的一个实施例的第一源级退化电阻结构示意图；

图5示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图；

图6示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图；

图7示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图；

图8示意性示出了本申请的一个实施例的尾电流控制电路结构示意图；

图9示意性示出了本申请一个实施例的新型连续时间线性均衡器的低频段均衡器零极点分布图；

图10示意性示出了本申请一个实施例频率响应对比图。

附图标记说明如下：

1、电阻电容源极退化差分对电路，11、电阻电容源极退化差分对电路的第一输出端，12、电阻电容源极退化差分对电路的第二输出端；

2、差分电流模放大电路，21、差分电流模放大电路的第一输出端，22、差分电流模放大电路的第二输出端；

3、电流模电阻源极退化电路，31、电流模电阻源极退化电路第一输出端，

32、电流模电阻源极退化电路第二输出端；

4、低通滤波电路，41、低通滤波电路的第一输入端，42、低通滤波电路的第二输入端，43、低通滤波电路的第一输出端，44、低通滤波电路的第二输出端；

5、电流模加法电路，81、传输门电路；

N

I

V

R

L

N

C

R

C

vbin、第九NMOS管的控制信号，enb、第十NMOS管的控制信号。

具体实施方式

体现本申请特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本申请能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本申请。

本实施例提供的一种连续时间线性均衡器包括电阻电容源极退化差分对电路1、差分电流模放大电路2、电流模电阻源极退化电路3、低通滤波电路4和电流模加法电路5，如图1所示，图1示意性的示出了本申请的一个实施例的连续时间线性均衡器的结构示意图。

在本申请的一个实施例中，上述包括电阻电容源极退化差分对电路1、差分电流模放大电路2、电流模电阻源极退化电路3、低通滤波电路4和电流模加法电路5的连续时间线性均衡器可以有多个，多个连续时间线性均衡器相互串联调节信号的频率，如图2所示，图2示意性的示出了本申请的一个实施例的连续时间线性均衡器的工作示意图，图2中连接控制和校准电路的的第一级、第二级……第N级都可以是如上所述的连续时间线性均衡器。

在本申请的一个实施例中，继续参照图1，电阻电容源极退化差分对电路1的输入端连接输入信号，用于增加输入信号的带宽，并可调节的对输入信号中的高频信号进行增益补偿。

在本申请的一个实施例中，电阻电容源极退化差分对电路1可以包括第一NMOS管N

在该实施例中，通过调整第一源级退化电阻可以改变电阻电容源极退化差分对电路1的输出信号中的直流增益，具体的，增大第一源级退化电阻直流增益下降，减小第一源级退化电阻直流增益提高。通过调整源级退化电容可以改变峰值增益，具体的，增大源级退化电容峰值增益下降，减小源级退化电容峰值增益提高。

在本申请的一个实施例中，第一源级退化电阻可以由多个可变电阻组成，源级退化电容可以是多个源级退化电容组成，如图1。

在本申请的一个实施例中，第一源级退化电阻中可以包括一个或多个场效应管，通过控制场效应管的导通或关断，控制跨接在第一NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第一源级退化电阻可以是场效应管和电阻的组合，可以将场效应管的源级和漏级分别接在电阻的两端，通过控制场效应管的导通或关断，以控制与场效应管并联的电阻是否接入电路。

具体的，当场效应管导通时，若场效应管导通后的阻值和电阻的阻值相差不多，则场效应管与电阻并联；若场效应管导通后的阻值和电阻的阻值相差悬殊，则场效应管将电阻短路。

图3示意性示出了本申请的一个实施例的第一源级退化电阻结构示意图，如图3所示，第一源级退化电阻可以包括相互串联的第一固定电阻R

具体的，第一调节场效应管N

具体的，该实施例中的第一固定电阻R

在本申请的一个实施例中，第一源级退化电阻可以是场效应管和电阻串联，若场效应管关断，则第一源级退化电阻呈高阻抗状态，若场效应管导通，则第一源级退化电阻的阻值为场效应管的导通电阻和电阻之和。

图4示意性示出了本申请的一个实施例的第一源级退化电阻结构示意图，如图4所示，第一源级退化电阻可以包括相互串联的第二调节场效应管N

具体的，若第二调节场效应管N

具体的，该实施例中的第四固定电阻R

在本申请的一个实施例中，第一源级退化电阻可以是上述几种情形相互并联。

在本申请的一个实施例中，源级退化容中可以包括一个或多个场效应管，通过控制场效应管的导通或关断，控制跨接在第一NMOS管N

在本申请的一个实施例中，源级退化电容可以是场效应管和电容的组合，可以将场效应管的源级和漏级分别接在电容的两端，通过控制场效应管的导通或关断，以调节源级退化电容的大小。

图5示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图，如图5所示，源级退化电容可以包括相互串联的第一固定电容C

具体的，第四调节场效应管N

具体的，该实施例中的第一固定电容C

在本申请的一个实施例中，源级退化电容可以是场效应管和电容串联，通过调节场效应管的导通或关断，以调节场效应管呈现出的电容值，从而调节源级退化电容的电容值。

图6示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图，如图6所示，源级退化电容可以包括相互串联的第五调节场效应管N

具体的，若第五调节场效应管N

具体的，该实施例中的第四固定电容C

图7示意性示出了本申请的一个实施例的源级退化电容结构示意图，如图7所示，源级退化电容可以包括相互串联的第七调节场效应管N

在本申请的一个实施例中，源级退化电容可以是上述几种情形相互并联。

在本申请的一个实施例中，继续参照图1，第一负载可以包括第一电感L

在本申请的一个实施例中，第二负载可以包括第二电感L

在本申请的一个实施例中，第一电感L

在本申请的一个实施例中，差分电流模放大电路2的输入端与电阻电容源极退化差分对电路1的输出端连接，差分电流模放大电路2的输出端作为连续时间线性均衡器的输出端，用于对电阻电容源极退化差分对电路1的输出信号中的高频信号进行增益补偿。

在本申请的一个实施例中，差分电流模放大电路2可以包括第三NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第三负载可以包括第三电感L

在本申请的一个实施例中，第四负载可以包括第四电感L

在本申请的一个实施例中，第三电感L

在本申请的一个实施例中，第三电容和第四电容可以是虚拟负载，具体大小由下一级电路决定。

在本申请的一个实施例中，电流模电阻源极退化电路3的输入端可以与差分电流模放大电路2的输出端连接，用于增加差分电流模放大电路2的输出信号的带宽，并可调节的对差分电流模放大电路2的输出信号中的低频信号进行增益补偿。

在本申请的一个实施例中，电流模电阻源极退化电路3可以包括第五NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第五NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第五负载可以包括第五电阻R

具体的，第五电阻R

在本申请的一个实施例中，第六NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第六负载可以包括第六电阻R

在本申请的一个实施例中，第二源级退化电阻的两端分别跨接在第五NMOS管N

在本申请的一个实施例中，低通滤波电路4的输入端可以与电流模电阻源极退化电路3的输出端连接，用于去除电流模电阻源极退化电路3的输出信号中的高频信号。

在本申请的一个实施例中，低通滤波电路4可以包括第七电阻R

具体的，第七电阻R

在本申请的一个实施例中，电流模加法电路5的输入端可以与低通滤波电路4的输出端连接，电流模加法电路5的输出端与差分电流模放大电路2的输入端连接，用于对电阻电容源极退化差分对电路1的输出信号中的低频信号进行增益补偿。

在本申请的一个实施例中，电流模加法电路5可以包括第七NMOS管N

具体的，在该实施例中，第七NMOS管N

具体的，在该实施例中，第八NMOS管N

在本申请的一个实施例中，第六电流源I

图8示意性示出了本申请的一个实施例的尾电流控制电路结构示意图，如图8所示，尾电流控制电路可以包括第九NMOS管N

在本申请的一个实施例中，传输门电路81中的NMOS管的栅极和PMOS管的栅极分别作为传输门电路81的两个控制端接收相反信号，NMOS管和PMOS管的两个源级相互连接并作为传输门电路81的输入端，传输门电路81的输入端用于接收第九NMOS管的控制信号vbin，NMOS管和PMOS管的两个漏级相互连接并作为传输门电路81的输出端，传输门电路81的输出端用于连接第九NMOS管N

在该实施例中，由于传输门电路81的两个控制端接收相反信号，NMOS管和PMOS管同时导通或同时关断，当NMOS管和PMOS管同时导通时，第九NMOS管的控制信号vbin能够传递至第九NMOS管N

在该实施例中，也可以将NMOS管和PMOS管的两个源级相互连接并作为传输门电路81的输出端，NMOS管和PMOS管的两个漏级相互连接并作为传输门电路81的输入端。

在本申请的一个实施例中，尾电流控制电路还可以包括第十NMOS管N

在本申请的一个实施例中，连续时间线性均衡器可以只包括上述实施例所述的电阻电容源极退化差分对电路1，记为传统连续时间线性均衡器，该传统连续时间线性均衡器的传输函数为：

该传统连续时间线性均衡器的零点为

在本申请的一个实施例中，可以将本申请中包括电阻电容源极退化差分对电路1、差分电流模放大电路2、电流模电阻源极退化电路3、低通滤波电路4和电流模加法电路5的连续时间线性均衡器，记为新型连续时间线性均衡器。

新型连续时间线性均衡器的零点公式为：

图9示意性示出了本申请一个实施例的新型连续时间线性均衡器的低频段均衡器零极点分布图，参照图9，从低频段均衡器零极点分布可以看到，新型连续时间线性均衡器会出现一个低频段的零极点分布，且系统的频率和电阻电容源极退化差分对电路1的源极退化电容无关，这样就解决了随着源极退化电容的增大高频增益下降的缺点，且整个均衡器的带宽有较大幅度的提升。

图10示意性示出了本申请一个实施例频率响应对比图，图10包括将输入信号输入传统连续时间线性均衡器的输出结果的频率响应、将输入信号输入新型传统连续时间线性均衡器的输出结果的频率响应以及输入信号的频率响应示意图。通过传统连续时间线性均衡器的传输函数和零极点分布我们可以发现，传统连续时间线性均衡器能够增大输入信号的峰值增益，但是零点和极点都会往低频段移动，这会降低均衡器的均衡频率和均衡器能够实现的最大高频增益。新型连续时间线性均衡器和传统连续时间线性均衡器比较，新型连续时间线性均衡器具有更大的带宽，更高的高频增益均衡，且更小的极点向低频段移动，且能够同时实现低频段补偿，以解决由于趋肤效应造成的低频段衰减，减小系统的误码率。新型连续时间线性均衡器和传统连续时间均衡器相比，新型连续时间线性均衡器能够对信道全带宽补偿，从系统角度减少长尾效应，去除ISI(符号间干扰，Inter SymbolInterference)。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离申请的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。