专利名称：前置放大器及其中校准偏移电压的方法
技术领域：
本发明涉及一种接收器中的放大电路，且特别是涉及一种接收器中的前 置放大器及其中校准偏移电压的方法。
背景技术：
对于一般接收器中的前置放大器而言，其通常由数级串联的放大电路所 组成，藉以将输入信号依序放大。具体地来说，通常先将小信号的差动信号 输入至前置放大器中，然后依序通过其中串联的放大电路将其放大，进而成 为大信号的差动信号，以供后续电路来使用。
然而，在前置放大器中，每一级的放大电路都具有或多或少的偏移电压 于其中，使得放大电路所输出而放大的差动信号间会有不同的共同电压电 平。如此一来，由前置放大器所输出而放大的差动信号^更可能具有工作周期
(duty cycle)失真的问题，而且使用此前置放大器的接收器其偏差容忍度 (skew tolerance)也可能因此减低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种前置放大器及其中校准偏移电压的方法，藉 以改善放大之后输出的差动信号。
依照本发明一实施例，提出一种前置放大器。此前置放大器包含多个串 联的放大电路，且串联的放大电路的至少其中之一包含一差动对开关电路、 一比较器以及多个能量储存单元。差动对开关电路具有一对差动输入端以及 一对差动输出端。比较器用以比较差动输出端的电位，以输出一比较信号。 能量储存单元根据比较信号各别且选择性地耦接于差动输出端其中之一，以 调整差动输出端的电位。
依照本发明另 一实施例，提出 一种在前置放大器中校准偏移电压的方 法。此方法包含将在前置放大器中多个串联的放大电路的至少一者中一差 动对开关电^各之一对差动输出端的电位相互比较，以输出一比较信号；以及根据比较信号将多个能量储存单元各别且选择性地耦接于差动输出端其中 之一，以调整差动输出端的电位。
根据本发明的技术内容，应用前述前置放大器及其中校准偏移电压的方
法可去除其中的偏移电压，使得前置方文大器所输出的^:大后的差动信号间具 有相同的共同电压电平，而且工作周期失真以及接收器的偏差容忍度减低的 问题也得以解决。
图1示出了依照本发明实施例的一种前置放大器的示意图。
图2依照本发明实施例示出了一种如图l所示的放大电路中电路的示意图。
图3和图4示出了依照本发明实施例的一种在前置》文大器中校准偏移电 压的方法的流程图。
附图符号说明
100:前置放大器
102:放大电路
200:差动对开关电路
202:比较器
300 - 318:步骤
具体实施例方式
图1示出了依照本发明实施例的一种前置放大器的示意图。前置放大器 100包括数级(如N级)串联的放大电路102，其中每一放大电路102均可为 一电流模式逻辑(current mode logic, CML)电路。小差动信号VIP和VIN 输入至第l级的放大电路102中，且依序由串联的放大电路102进行放大。 接着，放大过后的差动信号V0P和V0N再由第N级的放大电路l(^输出。
图2依照本发明实施例示出了一种如图l所示的放大电路中主要电路的 示意图。在此值得注意的是，在图1所示的放大电路102中，至少其中的一 者可包括如图2所示的电路。在一实施例中，如图2所示的电路包括在第1 级的放大电^各102中，藉以校准其中的偏移电压。放大电路102包括一差动对开关电路200 (包括晶体管Ql、 Q2、 Q3和电 阻R1、 R2)、 一比较器202、多个能量储存单元(如电容C1、 C2、...和CN)、 一第一开关P1、 一第二开关P2以及一对参考能量储存单元(如电容CA和 CB)。差动对开关电路200具有一对差动输入端(即VII和VI2)以及一对差动 输出端(即N1和N2)。比较器202用以比较差动输出端Nl和N2的电位，并 因此输出一比较信号CMP_OUT。电容C1、 C2、...和CN在一启始状态下耦接 于一接地端(GND),而之后则根据比较信号CMP_OUT各别且选择性地耦接于 差动输出端N1和N2其中之一，以调整差动输出端Nl和N2的电位。其中， 电容C1、 C2、...和CN的电容值可依据实际的情况设计成均相同、部分相同 或甚至互不相同的电容值。以下为了方便说明起见，假设所有电容的电容值 均相同。第一开关Pl耦接于差动输出端Nl和N2之间，并于开启时将差动 输出端N1和N2短路。第二开关P2耦接于差动输入端VII和VI2之间，并 于开启时将差动输入端VII和VI2短路。电容CA和CB则是分别耦接于差动 输出端Nl和N2。
以下将以一实施例来说明前置放大器中偏移电压校准的操作情形。首 先，若第一开关Pl开启而使得差动输出端Nl和N2短路，则比较器202会 根据比较器202中本身所存在的自偏移(self-offset)电压输出比较信号 CMP—OUT。此时，电容C1、 C2、...和CN会根据比较信号CMP—OUT,各别且选 择性地耦接于差动输出端Nl和N2其中之一，藉以调整差动输出端Nl和N2 的电位，并因而校准比较器202中本身所存在的自偏移电压。
接着，若第一开关Pl关闭而第二开关P2开启，使得差动输入端VII和 VI2短路，则比较器202会根据差动输出端Nl和N2之间的偏移(offset)电 压输出比较信号CMP-0UT。此时，电容CI、C2、…和CN会根据比较信号CMP—OUT 各别且选择性地耦接于差动输出端Nl和N2其中之一，藉以再次调整差动输 出端Nl和N2的电位，并因而校准差动输出端Nl和N2之间的偏移电压。
举例来说，若是差动输出端Nl的电位大于差动输出端N2的电位，则电
容C1、 C2、...和CN(或其中数个)会根据比较信号CMP-OUT切换而耦接于差
动输出端N1。因此，由下列等式
C4 x丰1) + O x = (C4 + Cl +…)x丰l *) + O x F(7V2)
可得知差动输出端Nl调整过后的电位(即V(N1")小于其原先的电位。 换言之，差动输出端Nl的电位会根据耦接于差动输出端Nl的电容的数目多少而变动。
之后，当第一开关P1和第二开关P2均关闭时，则差动信号再分别由差
动输入端VI1和VI2输入。此时，由于差动输出端Nl和N2的电位已由上述 的步骤进行校准，因此自差动输出端Nl和N2输出而放大的差动信号之间， 便不再具有偏移电压差。
图3和图4示出了依照本发明实施例的一种在前置方丈大器中校准偏移电 压的方法的流程图。请同时参考图2、 3和4。首先，将差动输出端N1和N2 短路(步骤300)。接着，通过比较器202将差动输出端N1和N2的电位相互 比较(步骤302)。之后，根据比较器202中本身所存在的自偏移电压输出比 较信号CMP-OUT(步骤304)。然后，根据比较信号CMP-OUT，将在启始状态耦 接于接地端的电容C1、 C2、...和CN,各别且选择性地耦接于差动输出端Nl 和N2其中之一(步骤306),藉以调整差动输出端N1和M的电位。接着，再 通过上述将电容Cl、 C2、...和CN各别且选4奪性地耦接于差动输出端Nl和 N2其中之一，对比较器202中本身所存在的自偏移电压进行校准(步骤308)。 其中，可分别将电容CA和CB耦接于差动输出端N1和N2，使得差动输出端 Nl和N2的启始电位可各自储存于电容CA和CB中。
再者，将差动输入端VII和VI2短路(步骤310)。接着，通过比较器202 将差动输出端N1和N2的电位相互比较(步骤312)。之后，根据差动输出端 N1和N2之间的偏移电压输出比较信号CMP-0UT(步骤314)。然后，再次根据 比较信号CMP—OUT，将电容C1、 C2、...和CN各别且选才奪性地耦接于差动输 出端Nl和N2其中之一(步骤316),藉以再次调整差动输出端Nl和N2的电 位。接着，通过上述将电容C1、 C2、…和CN各别且选4奪性地耦接于差动输 出端Nl和N2其中之一，对差动输出端Nl和N2之间的偏移电压进行校准(步 骤318)。如此一来，自差动输出端Nl和N2输出而放大后的差动信号之间， 便不再具有偏移电压差。
由上述本发明的实施例可知，应用前述前置放大器及其中校准偏移电压 的方法，可去除其中的偏移电压，使得前置放大器所输出的放大后的差动信 号间，具有相同的共同电压电平。此外，应用前述前置放大器及其中校准偏 移电压的方法的接收器，其中根据放大后的差动信号而决定的工作周期 (duty cycle)不会有失真的问题，且接收器也可保持良好的偏差容忍度(skew tolerance)。
7虽然本发明已以实施例披露如上，但其并非用以限定本发明，本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰， 因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。
权利要求
1.一种前置放大器，包含多个串联的放大电路，所述串联的放大电路的至少其中之一包含一差动对开关电路，具有一对差动输入端以及一对差动输出端；一比较器，用以比较该对差动输出端的电位，以输出一比较信号；以及多个能量储存单元，根据该比较信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以调整该对差动输出端的电位。
2. 如权利要求1所述的前置放大器，还包含一第一开关，耦接于该对差动输出端之间，并于开启时将该对差动输出端短路。
3. 如权利要求2所述的前置放大器，其中当该对差动输出端短路时，该 比较器根据该比较器中的一 自偏移电压输出该比较信号。
4. 如权利要求3所述的前置放大器，其中所述能量储存单元根据该比较 信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以校准该比较器中的 该自偏移电压。
5. 如权利要求1所述的前置放大器，还包含一第二开关，耦接于该对差动输入端之间，并于开启时将该对差动输入 端短路。
6. 如权利要求5所述的前置放大器，其中当该对差动输入端短路时，该 比较器根据该对差动输出端间的 一偏移电压输出该比较信号。
7. 如权利要求6所述的前置放大器，其中所述能量储存单元根据该比较 信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以校准该对差动输出 端间的该偏移电压。
8. 如权利要求1所述的前置放大器，还包含 一对参考能量储存单元，耦接于该对差动输出端。
9. 如权利要求1所述的前置放大器，其中所述能量储存单元在一启始状 态下耦接于一接地端。
10. 如权利要求1所述的前置放大器，其中每一所述放大电路为一电流 模式逻辑电路。
11. 如权利要求1所述的前置放大器，其中每一所述能量储存单元为一电容。
12. —种在前置放大器中校准偏移电压的方法，包含将在该前置放大器中多个串联的放大电路的至少一者中一差动对开关电路的一对差动输出端的电位相互比较，以输出一比较信号；以及根据该比较信号将多个能量储存单元各别且选择性地耦接于该对差动 输出端其中之一，以调整该对差动输出端的电位。
13. 如权利要求12所述的方法，其中将该对差动输出端的电位相互比较 的步骤通过一比较器执行。
14. 如权利要求13所述的方法，还包含 将该对差动输出端短路；根据该比较器中的一 自偏移电压输出该比较信号；以及 通过将所述能量储存单元各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中 之一 ，校准该比较器中的该自偏移电压。
15. 如权利要求12所述的方法，还包含 将该差动对开关电路的一对差动输入端短路； 根据该对差动输出端间的一偏移电压输出该比较信号；以及 通过将所述能量储存单元各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，校准该对差动输出端间的该偏移电压。
16. 如权利要求12所述的方法，还包含将一对参考能量储存单元耦接于该对差动输出端。
17. 如权利要求12所述的方法，还包含 在一启始状态下将所述能量储存单元耦接于一接地端。
全文摘要
本发明关于前置放大器及其中校准偏移电压的方法。其中该前置放大器，包含多个串联的放大电路，且串联的放大电路的至少其中之一包含差动对开关电路、比较器以及多个能量储存单元。差动对开关电路具有差动输入端以及差动输出端。比较器用以比较差动输出端的电位(potential)，以输出比较信号。能量储存单元根据比较信号各别且选择性地耦接于差动输出端其中之一，以调整差动输出端的电位。此外，一种前置放大器中校准偏移电压的方法也在此披露。
文档编号H03F1/30GK101610070SQ20081012852
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月19日 优先权日2008年6月19日
发明者黄志豪 申请人:承景科技股份有限公司