一种可线性调整均衡强度的RC负反馈均衡器电路的制作方法

本发明属于数据通信高速互连集成电路的
技术领域：
，涉及一种新型的改良的RC负反馈均衡器结构，尤其涉及一种可线性调整均衡强度的RC负反馈均衡器电路。
背景技术：
：图1为一种典型的RC负反馈均衡器结构。该系统主要由输入差分对晶体管M1、M2，负反馈电阻RS，负反馈电容CS，负载电阻RL，负载电容CL，尾电流源ISS构成。其实现补偿信号高频分量衰减的工作方法如下：典型的RC负反馈均衡器的系统传输函数为：其中gm1代表M1,2的跨导。由式(1)可知RC负反馈均衡在频域上引入了一个零点|Wz|＝1/(RSCS)和两个极点|Wp1|＝[1+(gm1RS/2)]/(RSCS)和|Wp2|＝1/(RLCL)，从而起到了高通滤波的功能。其低频增益为A0＝gm1RL/[1+(gm1RS/2)]。均衡强度的表达式为：均衡强度(dB)＝20log(Wp1/Wz)＝20log[1+(gm1RS/2)](2)在具体的参数设计过程中，首先根据带宽以及均衡强度的要求大致定出极零点的位置，初步估算参数大小，然后通过参数扫描精调参数。此外，输入差分对管M1，M2的尺寸不能太大，否则会因为输入电容(除输入对管的栅电容外还包括ESD保护和PAD所引入的电容)的增大而引起较大的S11回波损耗。考虑到实际应用中，均衡输出到后一级采样器的信号幅度不能过小，在上述RC负反馈均衡的输出再加入一级差分放大器，以进一步放大输出信号幅度，放松对后级采样器灵敏度的要求，如图2。在设计均衡中第二级差分放大器时需要综合兼顾到合理的输出共模电压、足够的带宽和增益。在此基础上尽量减小差分输入对管M1，M2的尺寸和尾电流源ISS的大小，以减少对前级的输出负载和本级功耗。如式(2)中所示，调节负反馈电阻RS可以得到不同大小的均衡强度，注意到均衡强度在dB单位下与RS并不存在简单的线性对应关系。根据式(2)，可以算出所设定16个线性分布的均衡强度所对应的最优负反馈导纳(1/RS)的大小，记为(1/RS)*1、(1/RS)*2、(1/RS)*3……(1/RS)*16。由最优负反馈导纳与编码1-16的对应可以做出最优负反馈导纳变化曲线，如图3。最优的负反馈导纳曲线是一条指数曲线，这意味着单纯4位二进制编码控制串联接入(如图4)或并联接入(如图5)的负反馈电阻将不能有效拟合最优负反馈导纳曲线。串联接入结构使负反馈电阻线性变化，即对应负反馈导纳曲线则呈现为双曲线。而并联接入相反使得负反馈导纳线性变化，对应负反馈导纳曲线为直线。这两种方式都无法准确拟合呈现为指数曲线的最优负反馈导纳曲线，也即得到的均衡强度非线性变化。而均衡强度的非线性调整将影响到实际适应不同信道的效果，在实际的测试中造成了不便，可见研究均衡强度可线性调节的RC负反馈均衡器结构具有重要意义。技术实现要素：本发明针对传统的RC负反馈均衡器无法线性调整均衡强度的缺陷，提出了一种新型的可线性调节均衡强度的RC负反馈均衡器结构。本发明提出的可线性调节均衡强度的RC负反馈均衡器结构中的负反馈电阻阵列如图6所示，以图6中的负反馈电阻阵列替换传统RC负反馈均衡器中的负反馈电阻RS。负反馈电阻阵列具体结构如下：1、在RC负反馈均衡器的差分对M1，M2的源级之间接入一负反馈电阻阵列，两源极与负反馈电阻阵列的接入端口为X、Y节点，该负反馈电阻阵列为并联的4条支路；2、第一条支路中，晶体管M1的漏级和源级分别和两个阻值均为RS1的电阻相连，M1的栅极接入控制字VC1，两个阻值为RS1的电阻另一端分别连接X，Y；3、第二条支路中，晶体管M2的漏级和源级分别和两个阻值均为RS2的电阻相连，M2的栅极接入控制字VC2，两个阻值为RS2的电阻另一端分别连接X，Y；4、第三条支路中，晶体管M3的漏级和源级分别和两个阻值均为RS3的电阻相连，M3的栅极接入控制字VC3，两个阻值为RS3的电阻另一端分别连接X，Y；5、第四条支路中有7个阻值分别为0.5RS6，2.5RS5，RS5，RS4，1.5RS5，2RS5，0.5RS6的电阻串联而成；其中晶体管M8的源级和漏级并联在2.5RS5两端，M8的栅极连接控制字VC7；晶体管M5的源级和漏级并联在RS5两端，M5的栅极连接控制字VC5；晶体管M4的源级和漏级并联在RS4两端，M4的栅极连接控制字VC4；晶体管M7的源级和漏级并联在1.5RS5两端，M7的栅极连接控制字VC7；晶体管M6的源级和漏级并联在2RS5两端，M6的栅极连接控制字VC6。与现有技术相比，本发明的积极效果为：本发明通过拟合最优负反馈导纳曲线的方法确定反馈电阻阵列的结构和各个负反馈电阻的阻值，能够线性调整均衡强度的大小，能有效地补偿高速数据通信因信道频宽不足带来的信号衰减，能用于各种数据通信收发器系统中。附图说明图1为典型的RC负反馈均衡器结构图2为典型的两级均衡结构(RC负反馈均衡加差分放大器)图3为本发明提出的最优负反馈导纳变化曲线图4为典型的4位编码控制串联接入的负反馈电阻阵列结构图5为典型的4位编码控制并联接入的负反馈电阻阵列结构图6为本发明提出的可线性调节均衡强度的RC负反馈均衡器的负反馈电阻阵列图7为本发明提出的可线性调节均衡强度的RC负反馈均衡器的均衡强度线性度仿真结果。具体实施方式为了解决RC负反馈均衡电路中均衡强度非线性变化的问题，本论文提出用两阶段线性拟合的方式来改善均衡强度的线性度，即利用两段不同斜率的线性导纳曲线去拟合最优导纳曲线。step1-8对应其中一段，通过3路电阻并联实现导纳曲线的线性变化，由Vc1-Vc3控制。step9-16对应另一段，加入另一支串联的电阻，导纳曲线呈双曲线变化趋势，由Vc4-Vc7控制。如图3所示，如此形成的两阶段线性负反馈导纳曲线较其他结构更好地拟合了最优曲线。负反馈电阻阻值设计如下：最终电阻值的确定依据实际仿真结果在式(3)所示的设计值附近进行微调以优化均衡强度的线性度。实际电路中，将控制字VC1～VC3控制信号以VC1控制信号为高位，顺序构成3位二进制数0-7，将控制字VC4～VC7控制信号以VC4控制信号为高位，顺序构成4位二进制数8-15；每一二进制数字对应控制字VC1-VC7的一组工作状态。控制编码变化规则如表1所示：表1负反馈电阻控制编码变化规则StepsVc1Vc2Vc3Vc4Vc5Vc6Vc7100000002001000030100000401100005100000061010000711000008111000090001000100001001110001010120001011130001100140001101150001110160001111对不同负反馈电阻结构所对应的均衡强度变化的电路仿真结果总结于图7中，如此形成的两阶段线性负反馈导纳曲线较其他结构更好地拟合了最优曲线。可见，本发明所提出的结构明显改进了均衡强度变化的线性度。当前第1页1 2 3