高速电路及低频减少被动等化器的制作方法

本发明涉及允许较长传输线而未减少信号品质。更具体地来说，本发明有关于一种低频减少被动等化器，以在长差分信号传输线上减少低频衰减和高频衰减之间的偏差。

背景技术：

高速差分信号传输线(highspeeddifferentialsignaltraces)已在各种产品中被广泛地使用，例如服务器或存储产品。许多服务器或存储产品包括一机架，支持并连接不同的印刷电路板，其中前述印刷电路板具有各种安装于其上的电子装置。举例而言，一印刷电路板可具有一或多个安装于其上的集成电路芯片，可以为单独的、或与类似装置或其他装置结合。印刷电路板包括各种信号传输线，以提供信号至板上的装置。信号传输线通常配置为特定信号的差分信号传输线对(differentialtracepairs)。

当印刷电路板变得更加复杂、包含更多元件时，在元件之间连接的布线需要更长的信号路径长度。图1为具有现有信号传输线12的电路板10，作为连接发信器14至接收器16的信号通道。当传输线12因为发信器14和接收器16的间隔变得更长时，其损耗将更多，这将使数据的信号调变(signalmodulation)降低。当信号通过损耗通道传送时，信号的高频部分和低频部分会具有不同的衰减。通道愈长，在信号的高频部分和低频部分之间的衰减中的偏差会愈大。当接收器16从输入信号取样且恢复一点信息时，衰减中的此偏差可能造成失真(distortion)，其中前述输入信号由发信器14产生且通过信号传输线12接收。

这种影响可由从信号传输线12接收的信号的波形看到。图2a为信号振幅随时间变化的曲线图，其中线条20表示来自发信器14通过图1中的信号传输线12传送的一信号。图2b同样为信号振幅随时间变化的曲线图，其中线条22、24表示图1中接收器16于不同长度的信号传输线12所接收到的信号。具体而言，线条22表示当信号传输线12具有六千密耳(mil)的长度时，接受器16中的信号。相对地，线条24表示当信号传输线12具有一万二密耳的长度时，接受器16中的信号。图2c为不同长度的信号传输线随频率变化的衰减的曲线图。具体而言，线条32表示较短通道长度(六千密耳)的衰减，且线条34表示较长通道长度(一万二密耳)的衰减。可由图2c中看到，对两个长度来说，衰减都会随着频率而增加。然而，随着传输线的长度增加，衰减量也会增加。此点可由线条34相对于线条32有较大衰减显示。因此，这表明了随着信号传输线的长度增加，信号传输线中的失真将会增加。

对于这种较长路径的应用，为了让足够的信号传输，主动(有源)元件如加强器(re-driver)被引入并使用于近期的设计中。举例而言，在一典型的服务器中，使用了二十英寸(20”)的数据路径。目前快捷外设互联标准(peripheralcomponentinterconnectexpress,pcie)4的标准需要一加强器以确保服务器中数据路径长度的信号完整性。加强器为一信号放大器，其在通道的一点接收信号，并放大信号以减少衰减。因此加强器目前是必须的，以配置pcie4形式的元件于服务器中。然而，加强器元件增加了系统电力需求以及设计的复杂度。因此，有着通过减少加强器的数量来简化设计复杂度和减少系统电力的期待。然而，因为较长的传输线无法被使用，这限制了设计的弹性。因此，连接的元件必须相互靠近放置。

因此，需要被动元件来减少高频率和低频率衰减之间的偏差，以允许较长的信号路径应用。再者，更需要允许差分信号传输线对中的回程路径(returnpath)的长度上保持相同系统电力的元件。此外，更需要在运作时无需额外能量的被动元件。

技术实现要素：

本发明的示例为一种高速电路。前述高速电路包括一印刷电路板。高速电路包括在印刷电路板上的一信号发信器和一信号接收器。一对差分传输线连接信号接收器和信号发信器。一被动等化器耦合至一对差分传输线。对于低频信号，被动等化器作为一对差分传输线的一分流电阻。

另一示例为一种被动等化器，以减少一差分传输线对上的信号的衰减。一第一分流器耦合至一对差分传输线之一者。一第二分流器耦合至一对差分传输线之另一者。一电感具有耦合至第一分流器的一端。一电阻具有耦合至电感的相反端的一端以及耦合至第二分流器的一相反端。对于低频信号，前述电感和电阻作为一对差分传输线的一分流电阻。

前述结论并非意图代表本发明的每个实施例或每个方面，而仅仅提供了本文所述的一些新颖的方面和特征的例证。本发明的前述特征和优点以及其它特征和优点，可从以下用于实施本发明的代表性实施例和模式的详细描述配合附图和权利要求显而易见。

附图说明

图1为具有一差分传输线通道的一现有印刷电路板，前述差分传述线连接一接收器和一发信器的示意图；

图2a为应用于图1中的传输线的输入信号的曲线图；

图2b为图2a中的输入信号而来的不同输出信号的曲线图，取决于图1中的传输线的长度的示意图；

图2c为信号衰减的曲线图，取决于图1中的传输线的长度的示意图；

图3为具有一差分信号对传输线的一电路板，前述差分信号对传输线具有被动等化器，以降低衰减的示意图；

图4为图3中的差分信号对传输线的电路图以及根据本发明的被动等化器的示意图；

图5为频率函数的信号增益的对数线性图；

图6a为通过差分信号对传输线传送的信号的模拟结果的示意图；

图6b为通过具有被动等化器的差分信号对传输线传送的信号的模拟结果的示意图。

符号说明

10电路板

12信号传输线

14发信器

16接收器

20、22、24、32、34线条

100电路板/印刷电路板

110信号发信器元件/信号发信器/发信器

120信号接收器元件/信号接收器/接收器

130传输线

132、134输入区段

136、138输出区段

142、144本体元件/本体区段

150被动等化器元件/被动等化器

146连通柱

400第一分流器

402第二分流器

410电阻

412电感

500轨迹

502低频

504高频

具体实施方式

本发明可以由多种不同形式实施。代表性的实施例显示于附图中，并将在此详细描述。本发明为原理的示例或说明，且并非意图将本发明的广泛方面限制于所示实施例的揭露。在这种情况下，例如在摘要、发明内容和实施方式所述部分中揭露但未在权利要求中明确阐述的要素和限制，不应通过暗示、推断或其他方式而单独或集体地并入权利要求中。为了达到本实施方法的目的，除非特别声明，单一形式可包含多个，反之亦然；「包括」是指「包括但不限于」。另外，本文中使用的例如「大约」、「将近」、「大致」、「左右」等近似的词语，其意义上为例如为「为」、「接近」、「接近于」、「3～5％的范围内」、「可接受的制造公差内」、或其任何符合逻辑的组合。

图3表示根据本发明配置的一电路板100。如图3所示，电路板100包括一信号发信器元件110和一信号接收器元件120。一对差分信号传输线130形成通道，允许信号在发信器元件110和接收器元件120之间发送。传输线130包括一对输入区段132、134，连接至信号发信器元件110。传输线130同样包括一对输出区段136、138，耦合至信号接收器元件120。

在本示例中，传输线130的主要长度通过本体元件142、144带出。在本示例中，传输线130具有对潜在信号衰减考虑的长度。在本示例中，本体元件142、144形成于印刷电路板100的一表面，相反于安装信号发信器元件110和接收器元件120的表面。这可允许印刷电路板100的表面可用于额外的元件。串联的连通柱146穿过电路板100形成，以连接本体元件142、144与输入区段132、134和输出区段136、138。虽然本示例中的传输线130大体为矩形，传输线也可为任何形状。再者，传输线可与发信器110和接收器120形成于印刷电路板100的同一侧。

如下所述，一被动等化器元件150(passiveequalizercomponent)被插入于本体元件142、144之间。被动等化器元件150解决了本体区段142、144的不同通道长度的信号衰减。被动等化器元件150等化了通过损耗通道(例如传输线130)传送的信号的高频部分和低频部分的能量。在本示例中，被动等化器元件150组装于电路板100的顶面，但被动等化器元件150也可以组装于电路板100的底面。

事实上，多数等化器作为高通滤波器(highpassfilter)。对于被动高通滤波器，虽然低频部分将遭遇较大的衰减来等化能量，高频部分同样会衰减。被动等化器元件150可沿着本体区段142、144的长度设置于任意位置。

对于主动高通滤波器，需要额外的电力来达成信号的高频部分的增益。为了等化高频部分和低频部分，被动等化器元件150通过分流器(shunts)联系，且前述分流器连接传输线的差分对。此配置允许信号的高频部分在无衰减下传播，且仅减少低频能量。因此，信号的低频部分将与高频部分等化，使得低频被动均等化。

图4为一电路图，表示被动等化器元件150插入传输线130之间的示例性配置。如前所述，被动等化器元件150作为低频被动等化器。在图4的示例性配置中，被动等化器元件150包括串联配置的电阻410和电感412。被动等化器元件150的此串联配置的一第一端接着通过一第一分流器400耦和至传输线130的本体元件142。被动等化器元件150的此串联配置的一第二端例如使用一第二分流器402耦和至传输线130的本体元件144。

虽然本示例中显示了单一电感和电阻，额外的电杆或电阻可并联地连接至电感412和电阻410。再者，作为低频被动等化器的其他电路也可以被使用。举例而言，另一电阻可插入电感412和分流器402之间，或一电容和电阻电路可被使用。

运作时，电感412在低频范围中作为短路，且在高频范围中变成断路。在低频范围中，被动等化器元件150的电阻410和电感412的串联配置因此等同于一分流电阻，载于传输线130上。这会使得给予的电流相同时产生较小振幅信号。在高频范围中，因为电感412作为断路，将不会有振幅衰减。举例而言，在0～4ghz的信号中，30nh的电感和100ohms的电阻可被使用。对于5～8ghz的信号中，4nh的电感和150ohms的电阻可被使用。

图5为作为pcie3.0基本规范中定义的频率函数的信号增益的对数线性图。图5显示由于通道的长度表示的不同增益的轨迹500。从图5中可以看到，当信号在低频502时，衰减发生。此种衰减在较长的通道上传输更为明显。然而，当频率增加至更高频504，所有的信号增益收敛。因此，被动等化器元件150通过提供分流电阻作为高频信号的断路，有效地等化低频信号。

高速差分信号传输线的应用的示例可在服务器的电路板上。在一示例中，服务器具有二十英寸的数据路径，且因此在现有已知的设计中，pcie4协议需要主动加强器来确保数据路径长度的信号完整性。然而，被动等化器元件的应用，例如图3中的被动等化器元件150，可允许pcie类型的装置连接在一起而不使用加强器或其他主动元件，即使是当数据路径为二十英寸。

图6a、图6b为来自二十英寸pcie4通道的信号的模拟结果。图6a为未应用图3中的低频减少被动等化器元件150的差分信号传输线对的模拟结果。图6b为应用如图3所示的低频减少被动等化器元件150的差分信号传输线对的模拟结果。从图6a、图6b的模拟结果，低频减少被动等化器可增大接收器眼图的高(ehpk)和宽(ew)。如图6a、图6b所示，高(ehpk)从13.6mv增加至16.9mv，且宽(ew)从.426ui增加至.460ui。

本文中所使用的技术用语，如「元件」、「模块」、「系统」等通常旨表示计算机相关的实体、硬件(例如电路)、硬件与软件的组合、软件或与具有一或多个特定功能的操作机器的相关的实体。举例而言，元件可为(但不限于)一程序执行于处理器(例如数字信号处理器)上、一处理器、一物件、一执行文件，一执行线程、一程序、及/或一计算机。作为说明，在控制器上执行的应用程序和控制器都可以是元件。一或多个元件可以驻留在一程序及/或执行线程之中，且元件可被本地化在一计算机上及/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，「装置」可以特定设计的硬件的形式出现；通过执行硬件上的软件以使通用的硬件特定化，使得硬件能够执行特定的功能；存储在计算机可读取媒体(computer-readablemedium)上的软件；或其组合。

本文使用的用语仅用于描述特定实施例为目的，而并非限制本发明。如本文所使用的单数形式「一」、「一个」和「该」，也可能包含多个形式，除非上下文另有明确指出。此外，在实施方式及/或权利要求中使用的「包含」、「具有」、「附于」或其变体的用语，这些用语包含以类似于用语「包括」的方式。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本发明所属的一般技术者通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

虽然上面已描述了本发明的各种实施例，应理解的是，它们仅作为示例而非被限制的。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可根据本文的揭露内容对所揭露的实施例进行诸多修改。因此，本发明范围不应受任何上述实施例的限制。相反的，本发明的范围应根据附上权利要求及其等同物来定义。

尽管已相对于一或多个实现方式显示与描述了本发明，但在阅读和理解本说明书与附图后，本领域知识者将想到相同的更改和修改。此外，虽然本发明的特定特征可能仅针对一些实施中的一个而被揭露，但这样的特征可与其他实施的一或多个其他特征组合，以对于任何给定的或特定的应用可能是所期望与有利的。