专利名称：用于高速数字通信的发射端电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字通信电路，更具体地，是一种用于高速数字通信的发射端电路。
背景技术：
随着高速数字通信应用的日益广泛，对相关集成电路提出了更高要求，例如高速、低功耗及低成本方面的考量。作为高速数字通信集成电路的一部分，对发射端电路而言，要在高速和驱动能力之间权衡，在需要大电流输出的应用中，尤其如此。同时，为易于半导体工艺制造，设计结构简单的高速驱动电路始终是业内的努力方向。因此，需要设计一种可适合高速数据传输，驱动能力较强，并且结构简单的发射端电路
发明内容
本发明的目的，在于提供一种适用于高速数据传输并且驱动能力强的用于高速数字通信的发射端电路。为达到上述目的，本发明提供了一种用于高速数字通信的发射端电路，包括电压缓冲单元，该电压缓冲单元包括一个电压跟随器，并且包括一个输入端子、一个第一输出端子和一个第二输出端子，该输入端子将数据信号输入该电压缓冲单兀，该第一输出端子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号，并且该第二输出端子输出分量信号;负反馈单元，该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行电压负反馈；以及前馈单元，该前馈单元用于在高频条件下，将该分量信号前馈至该第一输出端子。优选地，所述电压缓冲单元包括用于偏置该电压跟随器的偏置单元。优选地，所述偏置单元为电流源电路。优选地，所述电压跟随器为射级跟随器。优选地，所述电压跟随器包括一个跟随三极管，其中，该跟随三级管的基极与该输入端子相连接，该跟随三极管的发射极与该第一输出端子相连接，并且该跟随三极管的集电极和该第二输出端子相连接。优选地，所述负反馈单元包括一个负反馈三极管，其中，该负反馈三极管的基极与所述跟随三极管的发射极相连接，该负反馈三极管的集电极与所述跟随三极管的基极相连接，并且该负反馈三极管的发射基接地连接。优选地，所述前馈单元包括第一偏置电阻、第二偏置电阻、反相器以及电容器，其中，该第一偏置电阻与所述跟随三极管的集电极相连接，用于提供第一偏置电压；该第二偏置电阻与所述跟随三极管的发射极相连接，用于提供第二偏置电压；该反相器的输入端与所述跟随三极管的集电极相连接，用于对分量信号进行反相；该电容器的两端分别与该反相器的输出端和所述第一输出端子相连接，用于将高频信号输送至所述第一输出端子。优选地，所述电压跟随器为源极跟随器。优选地，所述第一输出端子进一步连接有一个集电极开路门。优选地，所述第一输出端子进一步连接有一个漏极开路门。本发明还提供了上述电路的差动形式的一种用于高速数字通信的发射端电路，包括 电压缓冲单元，该电压缓冲单元包括组成为差动形式的第一电压跟随器和第二电压跟随器，并且包括一个第一差动输入端子、一个第二差动输入端子、一个第一差动输出端子、一个第二差动输出端子、一个第一差动分量输出端子以及一个第二差动分量输出端子，该第一差动输入端子将第一差动数据信号输入该第一电压跟随器，该第二差动输入端子将第二差动数据信号输入该第二电压跟随器，该第一差动输出端子输出作为该第一差动数据信号跟随信号的第一差动输出信号，该第二差动输出端子输出作为该第二差动数据信号跟随信号的第二差动输出信号，该第一差动分量输出端子输出第一差动分量信号，该第二差动分量输出端子输出第二差动分量信号；负反馈单元，该负反馈单元包括第一负反馈子单元以及第二负反馈子单元，其中，该第一负反馈子单元用于对该第一电压跟随器进行电压负反馈，该第二负反馈子单元用于对该第二电压跟随器进行电压负反馈；以及前馈单元，该前馈单元包括第一前馈子单元以及第二前馈子单元，其中，该第一前馈子单元用于将该第一差动分量信号前馈至该第二差动输出端子，该第二前馈子单元用于将该第二差动分量信号前馈至该第一差动输出端子。优选地，所述电压缓冲单元还包括用于为所述第一电压跟随器和第二电压跟随器提供偏置的电流源电路。优选地，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为射极跟随器。优选地，所述第一负反馈子单元包括一个第一负反馈三极管，所述第二负反馈子单元包括一个第二负反馈三极管。优选地，所述第一前馈子单元包括一个第一电容器，所述第二前馈子单元包括一个第二电容器。优选地，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为源极跟随器。本发明的用于高速数字通信的发射端电路，可实现高速数据传输，驱动能力强，适合负载较大的发射端，并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大电流输出，并且结构简单，易于制造。
图1为本发明的用于高速数字通信的发射端电路在一个实施方式中的结构框图；图2为图1中本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个具体的电路示意图；图3为图2中改进的电路示意图4为本发明的用于高速数字通信的发射端电路在另一个实施方式中的结构框图；图5为图4中本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个具体的电路示意图。
具体实施例方式如图1所示，是本发明的用于高速数字通信的发射端电路的一个实施方式的结构框图，如图所示，信号经预增益级电路10放大后，输出数字信号in进入该实施方式中的发射端电路100。发射端电路100最终产生输出信号out。如图所示，在该实施方式中，发射端电路100包括电压缓冲单元110、负反馈单元120和前馈单元130。具体地，电压缓冲单元110包括一个电压跟随器112，并且包括一个输入端子101、一个第一输出端子102和一个第二输出端子103,输入端子101将数据信号in输入电压缓冲单兀110,第一输出端子102输出作为该数据信号in跟随信号的输出信号out，并且第二输出端子103输出分量信号，以下还将具体描述，该分量信号将作为一个补偿信号前馈给输出信号out。负反馈单元120用于对该电压缓冲单元110进行电压负反馈，因此它采用电压负反馈方式与电压缓冲单元110相并联。前馈单元130用于在高频条件下，将该分量信号前馈至该第一输出端子102。按照负反馈理论，电压负反馈降低系统输出节点阻抗，而电流负反馈增大输出节点阻抗；并联负反馈降低系统输入节点阻抗，而串联负反馈增大系统输入节点阻抗。因此，在该实施方式中，由于加入了电压并联负反馈形式的负反馈单元120，使得负反馈回路两端的阻抗同时降低。这意味着，反馈回路两端节点的极点都被推向高频段，这拓展了带宽，同时降低了系统的低频增益。并且，前馈单元130的引入，可以将由第二输出端子103的分量信号前馈至输出端(第一输出端子102)，以使得输出端在高频条件下获得额外信号分量，从而延缓了高频下信号的衰减，进一步拓展了带宽。另外，如图1所 示，电压缓冲单元110还包括一个用于偏置电压跟随器112的偏置单元114。参见图2，是图1中实施方式的一种具体的电路实现。在该具体的电路中，电压跟随器112为一个由三极管组成的射级跟随器。并且优选地，该偏置单元114为一个常规的电流源电路。对于负反馈单元120的实现而言，在该具体的电路中，负反馈单元120包括一个负反馈三极管。具体地，继续结合图2，电压跟随器包括一个跟随三极管Q，其中，该跟随三级管Q的基极与输入端子101相连接，跟随三极管Q的发射极与第一输出端子102相连接，跟随三极管Q的集电极和第二输出端子103相连接。跟随三极管Q和电流源CMl共同完成电压缓冲的功能。在该电压缓冲单元中，输出端子102，也即“out”节点为低阻抗。在如图2所示的电路中，负反馈单元120包括一个负反馈三极管Qfbl，其中，负反馈三极管Qfbl的基极与跟随三极管Q的发射极相连接，负反馈三极管Qfbl的集电极与跟随三极管Q的基极相连接，并且负反馈三极管Qfbl的发射基接地连接。Qfbl完成电压并联负反馈功能，在负反馈回路中，“in”节点为低阻抗。进一步地，该电路中，前馈单元130包括第一偏置电阻R1、第二偏置电阻R2、反相器Tl以及电容器Cl。具体地，参照图2，第一偏置电阻Rl与跟随三极管Q的集电极相连接，用于提供第一偏置电压；第二偏置电阻R2与跟随三极管Q的发射极相连接，用于提供第二偏置电压；反相器Tl的输入端与跟随三极管Q的集电极相连接，用于对分量信号进行反相；电容器Cl的两端分别与反相器Tl的输出端和第一输出端子102相连接，用于将高频信号输送至第一输出端子102。该电路的前馈单元130中，反相器Tl可仅仅为反相功能，也可根据前馈量的需要，具有或高或低的增益，经过反相后，信号与输入信号同相，前馈至输出端，这在一定程度上抵消在数据信号在高频处的信号衰减。电容器Cl使得前馈通路仅在高频处起作用，Cl的参数可根据通信频率的不同而选取。另外，对于R2而言，在高频条件下，Ql的输出阻抗增加，R2还可起到部分抵消阻抗增加的影响。在图2所示的电路中，电压跟随器Ql为由三极管组成的射极跟随器。容易理解，电压跟随器也可以为源极跟随器。即电压跟随器可以为MOS管器件，例如NMOS管。同样，此时，电压负反馈单元也相应地由MOS管器件组成。如图3所示，第一输出端子进一步连接有一个集电极开路门Qout。该电路中，与图2类似，三极管Ql和电流源CMl组成电压缓冲单元，三极管Qfbl形成电压并联负反馈单元，并且Rl、R2、Tl和Cl组成前馈单元。采用集电极开路门，可产生大电流驱动。同样地，在该实施方式中，当电路采用MOS器件时，集电极开路门可由漏极开路门代替。由于差分电路具有抗干扰能力强的特点，在实际应用中，多种高速通信物理层协议也多采用差分信号传输。因此，图1-3中的方案，也可采用差分形式构建。如图4所示，是采用差分形式对图1的方案进行改进的结构框图。在该差分结构中，第一差动数据信号in+和第二差动数据信号in-作为两个输入信号分别输入该差分形式的发射端电路200,发射端 电路200输出第一差动输出信号out+和第二差动输出信号out-。具体地，在该实施方式中，发射端电路200包括差分形式的电压缓冲单元、负反馈单元和前馈单元。具体地，电压缓冲单元210、220包括组成为差动形式的第一电压跟随器212和第二电压跟随器222,并且包括一个第一差动输入端子201、一个第二差动输入端子202、一个第一差动输出端子203、一个第二差动输出端子204、一个第一差动分量输出端子205以及一个第二差动分量输出端子206,第一差动输入端子202将第一差动数据信号in+输入第一电压跟随器212，第二差动输入端子202将第二差动数据信号in-输入第二电压跟随器222，第一差动输出端子203输出作为该第一差动数据信号in+跟随信号的第一差动输出信号out+，第二差动输出端子输204出作为该第二差动数据信号in-跟随信号的第二差动输出信号out-，第一差动分量输出端子205输出第一差动分量信号，第二差动分量输出端子206输出第二差动分量信号。负反馈单元包括第一负反馈子单元230以及第二负反馈子单元240，其中，第一负反馈子单元230用于对第一电压跟随器212进行电压负反馈，第二负反馈子单元240用于对第二电压跟随器222进行电压负反馈。前馈单元包括第一前馈子单元250以及第二前馈子单元260，其中，第一前馈子单元250用于将第一差动分量信号前馈至第二差动输出端子204，第二前馈子单元260用于将第二差动分量信号前馈至第一差动输出端子203。
继续结合图4，电压缓冲单元210、220还包括用于为第一电压跟随器212和第二电压跟随器222提供偏置的电流源电路214、224。如图5所示，是图4中方案的一种具体的电路实施形式。该电路实施形式为图2中电路的差动形式。在该实施方式中，与图2电路相同，第一电压跟随器和第二电压跟随器为射极跟随器。具体地，第一电压跟随器和第二电压跟随器分别包括三极管Q1、Q2。其中，Ql的基极和第一差动输入端子201相连接，Ql的发射极和第一差动输出端子203相连接，Ql的集电极和第一差动分量输出端子205相连接；Q2的基极和第二差动输入端子202相连接，Q2的发射极和第二差动输出端子204相连接，Q2的集电极和第二差动分量输出端子206相连接。容易理解，在该差动形式的发射端电路中，第一电压跟随器和第二电压跟随器也可以为采用MOS管的源极跟随器。在图5所示的实施方式中，与图2类似，第一负反馈子单元包括一个第一负反馈三极管Qfbl，第二负反馈子单元包括一个第二负反馈三极管Qfb2。具体地，在该电流中，第一负反馈三极管Qfbl的基极和三极管Ql的发射极相连接，Qfbl的集电极和三极管Ql的基极相连接，并且其发射极接地连接；第二负反馈三极管Qfb2的基极和三极管Q2的发射极相连接，Qfb2的集电极和三极管Q2的基极相连接，并且其发射极接地连接。在该实施方式中，第一前馈子单元包括一个第一电容器Cl，对应地第二前馈子单兀包括一个第二电容器C2 ,C1和C2分别用于将高频信号分量传输给第二差动输出端子204和第一差动输出端子203。另外，在第一前馈子单元中，还包括用于电压偏置的偏置电阻尺1、1 2，在第二前馈子单元中，包括偏置电阻1 3、1 4。本发明的上述各种实施方式的发射端电路，可实现高速数据传输，驱动能力强，适合负载较大的发射端，并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大电流输出，并且结构简单，易于制造。
权利要求
1.一种用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，包括 电压缓冲单元，该电压缓冲单元包括一个电压跟随器，并且包括一个输入端子、一个第一输出端子和一个第二输出端子，该输入端子将数据信号输入该电压缓冲单兀，该第一输出端子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号，并且该第二输出端子输出分量信号； 负反馈单元，该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行电压负反馈；以及 前馈单元，该前馈单元用于在高频条件下，将该分量信号前馈至该第一输出端子。
2.根据权利要求1所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述电压缓冲单元包括用于偏置该电压跟随器的偏置单元。
3.根据权利要求2所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述偏置单元为电流源电路。
4.根据权利要求1所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述电压跟随器为射级跟随器。
5.根据权利要求4所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述电压跟随器包括一个跟随三极管，其中，该跟随三级管的基极与该输入端子相连接，该跟随三极管的发射极与该第一输出端子相连接，并且该跟随三极管的集电极和该第二输出端子相连接。
6.根据权利要求5所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述负反馈单元包括一个负反馈三极管，其中，该负反馈三极管的基极与所述跟随三极管的发射极相连接，该负反馈三极管的集电极与所述跟随三极管的基极相连接，并且该负反馈三极管的发射基接地连接。
7.根据权利要求6所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述前馈单元包括第一偏置电阻、第二偏置电阻、反相器以及电容器，其中， 该第一偏置电阻与所述跟随三极管的集电极相连接，用于提供第一偏置电压； 该第二偏置电阻与所述跟随三极管的发射极相连接，用于提供第二偏置电压； 该反相器的输入端与所述跟随三极管的集电极相连接，用于对分量信号进行反相； 该电容器的两端分别与该反相器的输出端和所述第一输出端子相连接，用于将高频信号输送至所述第一输出端子。
8.根据权利要求1所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述电压跟随器为源极跟随器。
9.根据权利要求1所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一输出端子进一步连接有一个集电极开路门。
10.根据权利要求1所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一输出端子进一步连接有一个漏极开路门。
11.一种用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，包括 电压缓冲单元，该电压缓冲单元包括组成为差动形式的第一电压跟随器和第二电压跟随器，并且包括一个第一差动输入端子、一个第二差动输入端子、一个第一差动输出端子、一个第二差动输出端子、一个第一差动分量输出端子以及一个第二差动分量输出端子，该第一差动输入端子将第一差动数据信号输入该第一电压跟随器，该第二差动输入端子将第二差动数据信号输入该第二电压跟随器，该第一差动输出端子输出作为该第一差动数据信号跟随信号的第一差动输出信号，该第二差动输出端子输出作为该第二差动数据信号跟随信号的第二差动输出信号，该第一差动分量输出端子输出第一差动分量信号，该第二差动分量输出端子输出第二差动分量信号； 负反馈单元，该负反馈单元包括第一负反馈子单元以及第二负反馈子单元，其中，该第一负反馈子单元用于对该第一电压跟随器进行电压负反馈，该第二负反馈子单元用于对该第二电压跟随器进行电压负反馈；以及 前馈单元，该前馈单元包括第一前馈子单元以及第二前馈子单元，其中，该第一前馈子单元用于将该第一差动分量信号前馈至该第二差动输出端子，该第二前馈子单元用于将该第二差动分量信号前馈至该第一差动输出端子。
12.根据权利要求11所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述电压缓冲单元还包括用于为所述第一电压跟随器和第二电压跟随器提供偏置的电流源电路。
13.根据权利要求11所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为射极跟随器。
14.根据权利要求13所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一负反馈子单元包括一个第一负反馈三极管，所述第二负反馈子单元包括一个第二负反馈三极管。
15.根据权利要求14所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一前馈子单元包括一个第一电容器，所述第二前馈子单元包括一个第二电容器。
16.根据权利要求11所述的用于高速数字通信的发射端电路，其特征在于，所述第一电压跟随器和所述第二电压跟随器为源极跟随器。
全文摘要
本发明公开了一种用于高速数字通信的发射端电路，包括电压缓冲单元，该电压缓冲单元包括一个电压跟随器，并且包括一个输入端子、一个第一输出端子和一个第二输出端子，该输入端子将数据信号输入该电压缓冲单元，该第一输出端子输出作为该数据信号跟随信号的输出信号，并且该第二输出端子输出分量信号；负反馈单元，该负反馈单元用于对该电压缓冲单元进行电压负反馈；以及前馈单元，该前馈单元用于在高频条件下，将该分量信号前馈至该第一输出端子。本发明的用于高速数字通信的发射端电路，可实现高速数据传输，驱动能力强，适合负载较大的发射端，并可驱动集电极开路门或漏极开路门获得大电流输出，并且结构简单，易于制造。
文档编号H04B1/04GK103036578SQ20121056874
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者刘岩海, 陈良生, 张建玲, 张辉, 李丹, 吴大军 申请人:上海贝岭股份有限公司