用于开关均衡的装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明描述的是用于开关均衡的装置和系统。所述装置包括：用于对输入信号进行采样的采样器；以及耦合至所述采样器的具有与所述输入信号相关联的滞后的衰减器，所述衰减器的所述滞后被配置为消除耦合至所述衰减器的通信信道的滞后。
【专利说明】用于开关均衡的装置和系统
【背景技术】
[0001] 码间干扰（ISI)是在通信系统的发送器（TX)与接收器（RX)之间通信时的噪声的 主要源。ISI的形式是信号失真，其中，信号中的一个码元与该信号中接下来的码元干扰。 所以，先前码元具有与噪声类似的效果。由RX接收的信号中的该噪声使得通信较不可靠。 ISI通常是由信道的低通本质导致的，使得连续的码元"模糊"在一起。通信系统中ISI的 存在会在RX的判决设备中导入误差。
[0002] 附图描述
[0003] 从下文给出的具体实现并从本公开的各种实施例的附图将会更完全理解本公开 的实施例，但是这不应被认为将本公开限制为具体实施例，而仅用于解释和理解。
[0004] 图1是根据本公开的一个实施例的，具有接收器（RX)的差分高速输入输出（I/O) 收发器，具有可操作来提供开关（switching)均衡的开关均衡器。
[0005] 图2是根据本公开的一个实施例的双向交错开关均衡器。
[0006] 图3A是根据本公开的一个实施例的开关均衡器的四抽头实现。
[0007] 图3B是根据本公开的一个实施例的，由开关均衡器的四抽头实施实现使用的时 钟信号的时序图。
[0008] 图4是根据本公开的一个实施例的可操作来提供开关均衡的单端RX。
[0009] 图5是示出根据本公开的一个实施例的，可操作来提供开关均衡的RX的技术效果 的图。
[0010] 图6是根据本公开的一个实施例的，包括具有可操作来提供开关均衡的接收器的 处理器的智能设备的系统级图。
【具体实施方式】
[0011]例如TX预加重、RX线性均衡（LE)、以及判决反馈均衡（DFE)的各种方法被用于减 小ISI。然而，这些方法增加了功耗和硅片面积，并且还导入了额外的时序关键路径（timing criticalpath)〇
[0012] 例如，TX预加重可能不会消除大部分的ISI，因此，对于高衰减的信道不能重新打 开眼图。RXLE通过在信号路径中插入额外的高频极来实现，以使接收的信号的低频部分衰 减并将高频部分提高，以使整个RX系统产生平坦的频率响应。插入在该信号路径中的额外 的高频极加剧了功耗并增加了电路面积。对于DFE而言，由RX修复的数据被用于调整感测 放大器（SA)的阈值，以直接从接收的信号擦除ISI部分。然而，DFE电路中的第一抽头消 除路径是时序关键路径。此外，TX预加重、RXLE、以及DFE在信号路径上要求高带宽，以避 免额外的电路导致的滞后并结果导致更高的功耗。
[0013] 本公开的实施例涉及用于减小例如ISI的噪声的开关均衡的装置和系统。在一个 实施例中，装置应用输入连接的每位开关，并且利用寄生或者离散电阻和电容将低频极转 换至高频极，以补偿由带宽有限的通信信道导入的ISI。
[0014] 本文描述的实施例的技术效果有很多。例如，本文的装置在接收器（RX)的输出处 改善信号的眼宽度，用于在RX的输出处对信号正确采样。本文的装置的实施例还通过使 用寄生电容和/或离散的新增电容，省下了在RX前端避免寄生电容的精力，以实现最好的 ISI消除效果。本文的实施例与现有的均衡方案兼容，例如线性均衡（LE)和判决反馈均衡 (DFE)。这意味着例如LE和DFE的现有的均衡方案，能够被增加至本文的装置以消除更多 的ISI。本文描述的实施例提供将低带宽系统转换为高带宽系统的带宽转换系统，其能够被 应用到更宽的应用范围。上述技术效果并不以任何方式被限制。其他技术效果由本文讨论 的实施例考虑。
[0015] 在下面的描述中，讨论了大量细节以提供对本公开实施例的更彻底的解释。然而 对于本领域的技术人员明显的是，可以实践本公开的实施例而不用这些具体的细节。在其 他实例中，周知的构造和设备以框图形式，而非以细节示出，以避免使本公开的实施例模 糊。
[0016] 要注意的是，在实施例的对应的附图中，信号由线代表。一些线可以更粗，以表明 更多成分的信号路径；和/或在一个或多个端处具有箭头，以表明主要的信息流动方向。该 指示不旨在用以进行限制。相反，线与一个或多个示例性实施例连接使用，以便于更容易理 解电路或者逻辑单元。由设计需要或者偏好所指示的任何代表的信号可以实际上包括可以 在任一方向行进的一个或多个信号，并可以用任何适当类型的信号方案来实现。
[0017] 遍及说明书和权利要求中，术语"连接"意味着连接的事物之间的直接的电连接， 而没有任何中间设备。术语"耦合"意味着要么在连接的事物之间的直接的电连接，要么通 过一个或多个无源或者有源中间设备的间接连接。术语"电路"意味着被布置为彼此合作 以提供期望的功能的一个或多个无源和/或有源部件。术语"信号"意味着至少一个电流 信号、电压信号或者数据信号。"所述"的意思包含复数。"在……中"的意思包含"在…… 中"和"在……上"。
[0018] 如本文使用的那样，除非另外指明，使用序数形容词"第一"、"第二"、以及"第三" 等来描述常见对象仅仅表明指代相似对象的不同实例，并非旨在隐含了这样描述的对象必 须是以给定的序列给出，无论是时间上、空间上，在排名中或者以任何其他方式中。
[0019]出于本文描述的实施例的目的，晶体管是金属氧化物半导体（MOS)晶体管，其包 含漏极、源极、栅极、以及基端（bulkterminal)。源极和漏极端子可以是相同的端子，并且 本文中是互换使用的。本领域的技术人员应当理解的是可以使用其他晶体管，例如双极晶 体管--BJTPNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等，而没有脱离本公开的范围。本文的术语"MN" 表明N型晶体管（例如NMOS、NPNBJT等），并且术语"MP"表明P型晶体管（例如PM0S、 PNPBJT等）。
[0020] 图1是根据本公开的一个实施例的，具有RXIOOa的差分高速输入输出（I/O)收 发器100,其可被操作来提供开关均衡。在一个实施例中，RXlOOa在通信信道103中接收由 发送器101驱动的差分信号104。为了不使本公开的实施例模糊，未示出某些RXIOOa部件 (例如静电放电电路等）。差分输入信号104由消除或减小在通信信道103中的滞后导致 的ISI的开关均衡器105接收。
[0021] 在一个实施例中，通信信道103由金属（例如铜、银、金、铝等）形成。在其他实施 例中，通信信道103是光纤。在这样的实施例中，RXIOOa在开关均衡器105之前包含光电 转换器。
[0022] 在一个实施例中，开关均衡器105的输出106由感测放大器（SA) 107接收，以确定 接收的信号104的位值。SA107可以是单级或者多级放大器。在一个实施例中，SA107包 含偏移消除机构（未示出），以消除或补偿SA107的输入偏移。
[0023] 在一个实施例中，SA107的输出108由串行器（未示出）接收，以将差分输出108 转换为串行信号，该串行信号然后输入至极性校正器109。在一个实施例中，极性校正器 109选择串行信号108的一部分。在一个实施例中，极性校正器109包括可由周期信号控制 的复用器，以从信号108选择奇数和偶数信号位。极性校正器109的输出然后用于接收的 信号的进一步处理。
[0024] 在一个实施例中，开关均衡器105包括差分对放大器，其具有耦合至操纵电流的 N型输入设备Ml和M2的电流源Itail，其中，N型输入设备Ml和M2分别耦合至开关110和 111。在本文讨论的实施例中，差分对晶体管（例如Ml和M2)是NMOS晶体管。在其他实施 例中，能够使用其他N型晶体管（例如NPNBJT晶体管等）而不会改变本公开的实施例的 实质。
[0025] 在一个实施例中，开关110和111将差分输入104电耦合至N型输入设备Ml和 M2的栅极。在一个实施例中，开关110和111实现为通过门（pass-gate)或者传输门 (transmissiongate),其中，通过门或者传输门的栅极端子由另一个逻辑单元（未示出） 产生的周期信号控制。
[0026] 在一个实施例中，周期信号是时钟信号，其表明输入信号104的偶数和奇数周期。 在这样的实施例中，开关110将携带Vai+信号（一个差分对信号104)的节点耦合至N型设 备Ml的栅极，并且开关111将携带Vra_信号（另一个差分对信号104)的节点耦合至N型 设备M2的栅极。该实施例在本文中称作"偶数周期"。在一个实施例中，开关110将携带 Vch-信号的节点耦合至N型设备Ml的栅极，并且开关111将携带Vai+信号的节点耦合至N 型设备M2的栅极。该实施例在本文中称作"奇数周期"。
[0027] 在一个实施例中，共同记作112的终端电阻器IV和IV耦合在N型晶体管Ml和 M2的源/漏极端子与电源节点之间。在一个实施例中，终端电阻器112的终端阻抗的值实 质上接近通信信道103的阻抗。本文的术语"实质上接近"是指在理想值的20%内。在其 他实施例中，终端电阻器112的终端阻抗不接近通信信道103的阻抗。
[0028] 在本文讨论的实施例中，RX开关均衡器105在每位将RX连接（节点104)切换至 正/负信道。在偶数周期期间，正RX输入引脚/节点（Vai+)通过开关110耦合至正信道（N 型设备Ml的栅极）并且负引脚/节点（VaiJ通过开关111耦合至负信道（N型设备M2的 栅极）。
[0029] 假定"η"作为用于信号104的周期数，并且进一步假定在周期2n_l的结束处为零 状态，那么在偶数周期2n的结束处，信道差分输入Vehidiff [2n] 104被采样并放大，以此为基 础，SA107提供修复的数据dKX，MW[2n] 108。在一个实施例中，电压ν_Η[2η]被保持在栅 极/导线寄生电容器（Cin+和CinJ中，并在后续周期中随着相关的RC(电阻器-电容器）电 路而衰减。在一个实施例中，残留量在奇数周期2n+l的结束处为CtVd^diff[2n],其中"α" 取决于RC衰减率。
[0030] 在一个实施例中，在奇数周期2η+1的期间，携带信号V^+的正引脚/节点104通 过开关110耦合至负信道（Ν型设备Ml的栅极），而携带信号Vra_的负引脚/节点104通过 开关111耦合至正信道（N型设备M2的栅极）。在该实施例中，对于周期2n+l采样的信道 差分电压是-AU，diff[2n+l]，其中负号是由于连接互换。因为叠加，由RXIOla检测的电压 是-VCh，diff[2n+l] +aVch，diff[2n]，以此为基础，SA107 修复数据dKX，raw[2n+l]。
[0031] 通过迭代，在2n+l周期的结束处的实际采样的电压是：-Veh，diff[2n+l] +aVeh，diff[2 n]-a2Vch, diff[2n-l] +a3Vchjdiff [2n-2]_. .·，示出多个后标记（postcursor)消除。
[0032] 由开关均衡器105米样的米样值是：
[0033]偶数：Vin[2n]_aVin[2n_l] +a2Vin[2n-2]_a3Vin[2n_3]· · ·
[0034]奇数：-Vin[2n+l] +aVin[2n]-a2Vin[2n-l] +a2Vin[2n-2]· · ·
[0035]其中Vin 与Veh,diff 相同。
[0036]因为输入连接开关，因此Vin中每个其他位的极性被反转。在一个实施例中，增加 后续复用器109 (极性校正器）来校正极性，如图1所示。
[0037] 在一个实施例中，开关均衡器105对由SA107采样的脉冲δ[n]的响应是：
[0038]h[n]=δ[η]-αδ[n-1]+a2δ[n-2]-a3δ[n-3]+a4δ[η-4]----
[0039] 对应的ζ变换是：
【权利要求】
1. 一种装置，包括： 用于对输入信号进行采样的采样器，；以及 耦合至所述采样器的具有与所述输入信号相关联的滞后的衰减器，所述衰减器的所述 滞后被配置为消除耦合至所述衰减器的通信信道的滞后。
2. 如权利要求1所述的装置，还包括一个或多个开关，用于周期性地切换所述衰减器 与所述采样器的角色。
3. 如权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述采样器和所述衰减器中的每一个 包括差分对放大器。
4. 如权利要求1和2中任意一项所述的装置，其中，所述采样器和所述衰减器包括单端 放大器。
5. 如权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述衰减器包括： 耦合至晶体管的栅极端子的电容器，所述电容器用于存储所述输入信号的先前值；以 及 耦合至所述电容器的电阻器，用于调节所述衰减器的衰减率。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述衰减器包括： 耦合至所述电容器的能经由周期性信号控制的开关，其中，所述电容器是寄生电容器 或者离散电容器中的一个。
7. 如权利要求1和2中任一项所述的装置，其中，所述采样器包括： 耦合至晶体管的栅极端子的电容器，所述电容器存储所述输入信号的当前值。
8. 如权利要求7所述的装置，其中，所述采样器包括： 耦合至所述电容器的能经由周期性信号控制的开关，其中，所述电容器是寄生电容器 或者离散电容器中的一个。
9. 如权利要求1和2中任一项所述的装置，还包括： 串行器，用于将来自所述衰减器和所述采样器的差分输出转换为串行信号。
10. 如权利要求9所述的装置，还包括： 极性校正器，用于选择所述串行信号的一部分。
11. 一种系统，包括： 第一处理器，用于经由通信信道耦合至第二处理器，所述第一处理器包括： 接收器，包含： 用于对要从所述第二处理器接收的输入信号进行采样的采样器；以及 耦合至所述采样器并具有与所述输入信号相关联的滞后的衰减器，所述衰减器的所述 滞后被配置为消除耦合至所述衰减器的所述通信信道的滞后；以及 无线接口，用于与所述第一处理器或者所述第二处理器通信。
12. 如权利要求11所述的系统，其中，所述第二处理器包括发送器，用于经由所述通信 信道将所述输入信号发送至所述第一处理器的所述接收器。
13. 如权利要求11所述的系统，还包括显示单元。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述接收器还包括一个或多个 开关，用于切换所述采样器与所述衰减器的角色。
15. 根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述衰减器包括： 耦合至晶体管的栅极端子的电容器，所述电容器用于存储所述输入信号的先前值；以 及 耦合至所述电容器的电阻器，用于调节所述衰减器的衰减率。
16. 如权利要求15所述的系统，其中，所述衰减器包括： 耦合至所述电容器的能经由周期性信号控制的开关，其中，所述电容器是寄生电容器 或者离散电容器中的一个。
17. 根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述采样器包括： 耦合至晶体管的栅极端子的电容器，所述电容器用于存储所述输入信号的当前值。
18. 如权利要求17所述的系统，其中，所述采样器包括： 耦合至所述电容器的能经由周期性信号控制的开关，其中，所述电容器是寄生电容器 或者离散电容器中的一个。
19. 一种装置，包括： 用于对输入信号进行采样的单元；以及 用于提供与所述输入信号相关联的滞后的单元，所述滞后能够被调节以消除通信信道 的滞后。
20. 如权利要求19所述的装置，还包括用于在用于采样的单元与用于提供的单元之间 切换的单元。
【文档编号】H04B1/10GK104365023SQ201280071359
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年3月16日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】宋三全, J·徐, L·R·塔特 申请人:英特尔公司