串行发射机及其前馈均衡电路的压降补偿电路的制作方法

1.本发明涉及串口发射机技术领域，尤其涉及一种串行发射机及其前馈均衡电路的压降补偿电路。


背景技术：

2.由于信号传输线的低通滤波特性，不同频率的信号在从串行发射机到串行接收机的传输过程中受到的衰减不同，导致信号会产生严重的码间串扰，影响接收机对当前码元的判决，因此串行接收机会采用不同的均衡处理手段降低信号传输线低通特性的影响。而为了缓解串行接收机的均衡处理压力，串行发射机通常会对信号进行前馈均衡处理。
3.前馈均衡处理通常包括生成延时信号和信号加权，由于串行发射机的预驱动模块和驱动模块在数据翻转时会产生较大的动态电流，导致在数据连续跳变的情况下电路的平均电流会增大，而且这将随着前馈均衡方案的抽头数成倍数增长。由于电源分布网络的非理想特性，驱动模块电源会随着电流变化而产生不同的电源压降，进而影响到输出信号的摆幅，即在数据连续跳变时输出摆幅会变小，因此会在输出中引入数据相关的电源噪声。
4.传统的串行发射机通常采用低压差线性稳压器来稳定电源和解决电源噪声问题，但这种方案是直接对电源进行处理和优化，无法基于电源压降的变化灵活地进行调节输出摆幅，并且会导致大量的额外功耗和面积开销。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对串行发射机前馈均衡电路进行稳压去噪容易导致大量额外功耗和面积开销以及可调性差的缺陷，提供一种串行发射机及其前馈均衡电路的压降补偿电路。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本发明提供了一种串行发射机前馈均衡电路的压降补偿电路，所述前馈均衡电路用于对所述串行发射机的输入信号进行均衡处理并通过驱动模块输出；所述输入信号传输过程中导致的电流波动在所述驱动模块形成电源压降；所述压降补偿电路包括压降估计模块和电流源补偿模块；所述压降估计模块的输入端和所述前馈均衡电路的输入端电连接；所述压降估计模块的输出端分别和所述电流源补偿模块的输入端以及所述驱动模块的输入端电连接；所述电流源补偿模块的输入端分别和所述压降估计模块的输出端和所述驱动模块的输入端电连接；所述电流源补偿模块的输出端和所述驱动模块的输出端电连接；所述压降估计模块用于生成与所述输入信号传输过程中导致的电流波动水平对应的压降补偿控制信号；所述电流源补偿模块用于根据所述压降补偿控制信号和所述驱动模块接收的用于实施均衡的所述输入信号生成对所述电源压降的补偿电流。
7.较佳地，所述压降估计模块包括信号翻转检测单元，所述信号翻转检测单元用于
根据所述输入信号对应的翻转次数生成所述压降补偿控制信号；所述电流源补偿模块用于根据所述压降补偿控制信号确定所述补偿电流的大小，并根据所述驱动模块接收的信号输出所述补偿电流。
8.较佳地，所述翻转检测单元包括依次电连接的判别子单元、统计子单元和信号生成子单元；所述判别子单元用于通过相邻设置的两级d触发器获取目标时钟周期内输入信号的每一位数据以及所述目标时钟周期的前一时钟周期内输入信号中与所述目标时钟周期内输入信号相连的至少一位数据，并将获取的所有数据发送至所述统计子单元；所述统计子单元包括累加器以及与所述判别子单元发送的数据位数对应设置的若干异或门；所述若干异或门分别用于判别按时序排列的所述判别子单元发送的所有数据中的相邻数据是否翻转，并将表征是否翻转的第一中间信号发送至所述累加器；所述累加器用于生成表征所有的所述第一中间信号中结果为翻转的总数的第二中间信号并发送至所述信号生成子单元；所述信号生成子单元按照预设映射表对应设置；所述信号生成子单元用于根据所述第二中间信号，输出包括预设位数的所述压降补偿控制信号；其中，所述预设位数与所述前馈均衡电路的抽头系数相应设置。
9.较佳地，所述压降估计模块还包括延时补偿单元，所述延时补偿单元的输入端与所述翻转检测单元的输出端电连接；所述延时补偿单元的输出端位于所述压降估计模块的输出端；所述延时补偿单元用于使所述压降补偿控制信号发送至所述电流源补偿模块的时刻与所述驱动模块接收所述用于实施均衡的输入信号的时刻保持同步。
10.较佳地，所述延时补偿单元包括依次电连接的时延调节子单元和时延微调子单元；所述时延调节子单元与所述输入信号经从所述前馈均衡电路的输入端到所述驱动模块的输入端的平均时延对应设置；所述时延微调单元包括若干个可选的预设时延。
11.较佳地，所述时延调节子单元包括若干d触发器；所述时延微调子单元包括若干反相器。
12.较佳地，所述电流源补偿模块包括第一开关单元、第二开关单元和基准电流源；所述基准电流源的输出端和所述第一开关单元的输入端电连接；所述第一开关单元的输入端分别和所述基准电流源的输出端以及所述压降估计模块的输出端电连接；所述第一开关单元的输出端和所述第二开关单元的输入端电连接；所述第二开关单元的输入端分别和所述第一开关单元的输出端以及所述驱动模块的输入端电连接；所述第二开关单元的输出端与所述驱动模块的输出端电连接；所述第一开关单元用于根据所述压降补偿控制信号和所述基准电流源对应的基准参考电压生成所述补偿电流；所述第二开关单元用于根据所述驱动模块接收的用于实施均衡的所述输入信号，输出或阻断所述补偿电流。
13.较佳地，所述第一开关单元包括与所述预设位数数量相同的若干开关；每个所述开关分别与一路补偿电流源电连接；每个所述开关分别用于根据所述压降补偿控制信号对
应的数据位的值导通或阻断对应的一路所述补偿电流源；所述补偿电流由所有导通的所述补偿电流源合并而成。
14.较佳地，所述前馈均衡电路还包括依次电连接的有限冲激响应滤波器、串化模块和预驱动模块；所述有限冲激响应滤波器的输入端位于所述前馈均衡电路的输入端；所述有限冲激响应滤波器根据所述抽头系数对所述输入信号进行延时处理，并将所述延时处理后的输入信号输入串化模块；所述串化模块用于将所述延时处理后的输入信号逐位输出至所述预驱动模块；所述预驱动模块用于对逐位获取的所述延时处理后的输入信号进行信号增强处理，并输出至所述驱动模块和所述第二开关单元；所述第二开关单元用于在输出低电平时阻断所述补偿电流，以及在输出高电平时输出所述补偿电流。
15.本发明还提供了一种串行发射机，包括上述的前馈均衡电路的压降补偿电路；所述前馈均衡电路用于对所述串行发射机的输入信号进行均衡处理并通过驱动模块输出；所述输入信号传输过程中导致的电流波动在所述驱动模块形成电源压降。
16.本发明的积极进步效果在于：通过提供一种串行发射机及其前馈均衡电路的压降补偿电路，在传统的源串联终端的基础上增加了额外可调的并联电流支路用以增大输出摆幅进行压降补偿，实现了额外功耗开销小、电路复杂度小、对原有电路的影响小且不影响输出阻抗和输出共模电压的补偿效果，并且可以灵活便捷地应用在成型的串口发射机中，在实现输出信号质量提升和前馈均衡有效实施的前提下确保对于电源压降的精准有效补偿。
附图说明
17.图1为本发明实施例1的压降补偿电路的模块示意图。
18.图2为本发明实施例1的压降补偿电路的翻转检测单元的电路结构示意图。
19.图3位本发明实施例1的压降补偿电路的电流源补偿模块的电路结构示意图。
具体实施方式
20.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
21.实施例1参见图1所示，本实施例具体提供了一种串行发射机前馈均衡电路的压降补偿电路100，前馈均衡电路200用于对串行发射机的输入信号进行均衡处理并通过驱动模块51输出；输入信号传输过程中导致的电流波动在驱动模块51形成电源压降；压降补偿电路包括压降估计模块1和电流源补偿模块2；压降估计模块1的输入端和前馈均衡电路200的输入端电连接；压降估计模块1的输出端分别和电流源补偿模块2的输入端以及驱动模块51的输入端电连接；电流源补偿模块2的输入端还和驱动模块51的输入端电连接；电流源补偿模块2的输出端和驱动模块51的输出端电连接；压降估计模块1用于生成与输入信号传输过程中导致的电流波动水平对应的压降补偿控制信号；电流源补偿模块2用于根据压降补偿控制信号和驱动模块51接收的用于实
施均衡的输入信号生成对电源压降的补偿电流。
22.本实施例中的串行发射机包括用于对输出信号进行增强的驱动模块51，由于串行发射机的前馈均衡电路200在对输入信号进行增强驱动的过程中会因为输入信号数据翻转而产生较大的动态电流，尤其数据连续翻转的情况下电路平均电流会增大并在输出电源时引入输入信号的数据相关噪声，因此串行发射机设置了前馈均衡电路200，可选地，前馈均衡电路200包括依次串联的有限冲激响应滤波器52、串化模块53、预驱动模块54以及驱动模块51。其中，有限冲激响应滤波器52根据预设的抽头系数对输入信号进行延时处理，并将延时处理后的输入信号输入串化模块53；串化模块53用于将延时处理后的输入信号逐位输出至预驱动模块54；预驱动模块54用于对逐位获取的延时处理后的输入信号进行信号增强处理，并输出至驱动模块51进行加权处理。
23.例如对于依次连接的两个时钟周期的输入信号00110011和01010101，其输入3抽头的前馈均衡电路200的有限冲激响应滤波器52后进行延时处理，分别形成抽头后的三个逐位错开的输入信号并输出至串化模块53，串化模块53对于接收的信号按照对齐的方式逐位输出，其中第一到第三行的对齐情况可以用来分别表示为经延时处理后从有限冲激响应滤波器52输出的两个连续周期的输入信号（低位有效位优先为例，则以下数据为从右往左发出的），以接收的信号0011001101010101的左数第三位“1”为例，串化模块53在发出该位“1”对应的时刻输出的三个数据为1、1、0；其中中间一位1表征当前时刻即主路信号，前一位1表征前一时刻信号，即左数第四位“1”，后一位0表征后一时刻信号，即左数第二位“0”。三位信号在预驱动模块54和驱动模块51进行信号逐级增强，并在驱动模块51中进行加权处理后以模拟态输出，例如表征0.8的电压。
24.压降估计模块1用于生成压降补偿控制信号，电流源补偿模块2根据压降补偿控制信号和驱动模块51接收的用于实施均衡的输入信号生成补偿电流，从而串口接收机从串口发射机处收到的信号能够基于补偿电流而增大输出摆幅。
25.作为较佳的实施方式，压降估计模块1包括信号翻转检测单元11，其根据输入信号的翻转次数生成压降补偿控制信号；电流源补偿模块2根据压降补偿控制信号确定补偿电流的大小，并根据预驱动模块54输出至驱动模块51的信号输出补偿电流。较佳地，参见图2所示，翻转检测单元11包括依次电连接的判别子单元111、统计子单元112和信号生成子单元113；判别子单元111用于通过相邻设置的两级d触发器获取目标时钟周期内输入信号的每一位数据以及目标时钟周期的前一时钟周期内输入信号中与目标时钟周期内输入信号相连的至少一位数据，并将获取的所有数据发送至统计子单元112；统计子单元112包括累加器以及与判别子单元111发送的数据位数对应设置的若干异或门；若干异或门分别用于判别按时序排列的判别子单元111发送的所有数据中的相邻数据是否翻转，并将表征是否翻转的第一中间信号发送至累加器；累加器用于生成表征所有的第一中间信号中结果为翻转的总数的第二中间信号并发送至信号生成子单元113；信号生成子单元113按照预设映射表对应设置，根据第二中间信号输出包括预设位数的压降补偿控制信号；其中，预设位数与前馈均衡电路200的抽头系数相应设置。
26.可选地，前馈均衡电路200的抽头系数为3，则与该3抽头前馈均衡电路200对应的预设映射表中的预设位数为3；判别子单元111用于获取目标时钟周期内输入信号的8位数
据以及前一时钟周期内输入信号的后4位数据，并将获取的12位数据发送至统计子单元112，统计子单元112通过11个异或门分别判别按时序排列的12位数据中相邻数据的翻转结果以生成第一中间信号，并发送至累加器。
27.具体地，该3抽头的前馈均衡电路200在实施3抽头前馈均衡时，预驱动模块54在信号连续翻转的情况下最大会产生3倍的动态电流，为此在预设映射表中设置了对翻转水平做4档的划分处理。以lsb（least significant bit，最低位）取值模式的串口发射机为例，本领域技术人员可以理解，压降水平估计电路100对于单个周期输出8位并行数据的输入信号进行提取和两级重定时，可以将上一时刻的数据的高4位拼接到当前时刻的8位数据的低位，组成一个12位的翻转判别数据，这样能够在兼顾处理效率的同时，保证对于数据翻转判别的结果能够反映前后相连的两个周期的输入信号之间是否存在数据翻转。例如对于前后相连的两个周期的输入信号00110011和01010101，可以将前一时刻的0011拼接到当前时刻输入信号数据的低位，组成010101010011的12为数据输出，这样第8位和第9位数据就能够反映前后相连的两个周期的输入信号之间存在数据翻转，有利于更好地对平均电流水平进行估计。采用11个异或门将相邻数据进行异或，得到11位的翻转判别结果，将翻转判别结果输入到一个11位的累加器中得到二进制的翻转水平结果，再采用与预设映射表对应的方式在累加器输出的二进制翻转水平结果中得到最后的压降补偿档位，具体可通过按照预设映射表对应设置的信号生成子单元113实现。
28.在一种可选的实施方式中，预设映射表如下表1所示，采用如下的翻转结果划分方式：如果翻转水平结果的最高位（即第三位）为1，则为第3档，对应输出压降补偿控制信号111；如果翻转水平结果的第三位为0，且第二位为1，则为第2档，对应输出压降补偿控制信号011；如果翻转水平结果的第二、三位为0，且第一位为1，则为第1档，对应输出压降补偿控制信号001；如果翻转水平结果的第一、二、三位都为0，则无论最低位（即第零位）是否为1，都为第0档，对应输出压降补偿控制信号000。这样翻转水平结果从0至1次翻转设为第0档，从2至3次翻转设置为1档，从4至7次翻转设置为2档，从8至11次翻转设置为3档，合理准确地反映电流平均水平的同时也保证了信号生成子单元结构的简化，即信号生成子单元113只需要两个或门即可生成压降补偿控制信号。具体地，压降补偿控制信号的第二位即最高位直接从表征翻转水平结果最高位即第三位的累加器输出获取；压降补偿控制信号的第一位由一个两输入或门产生，或门的输入分别连接表征翻转水平结果第二位和第三位的累加器输出；压降补偿控制信号的第零位由一个三输入或门产生，或门的输入分别连接表征翻转水平结果第一位、第二位和第三位的累加器输出。
29.表1
作为较佳的实施方式，压降估计模块1还包括延时补偿单元12，延时补偿单元12的输入端与翻转检测单元11的输出端电连接；延时补偿单元12的输出端位于压降估计模块1的输出端；延时补偿单元12用于使压降补偿控制信号发送至电流源补偿模块2的时刻与驱动模块51接收用于实施均衡的输入信号的时刻保持同步。
30.较佳地，延时补偿单元12包括依次电连接的时延调节子单元和时延微调子单元；时延调节子单元与输入信号经从前馈均衡电路200的输入端到驱动模块51的输入端的平均时延对应设置；时延微调单元包括若干个可选的预设时延。可选地，时延调节子单元包括若干个d触发器，d触发器的时钟根据串化模块53的时钟进行设置；时延微调子单元包括若干反相器。
31.具体地，延时补偿单元12可以根据实际数据通路的主路确定，例如以采用3抽头的前馈均衡电路200为例，其主路数据生成延时为18个单位间隔，其中包括生成延时7个单位间隔、重定时延时8个单位间隔和一多路复用器延时3个单位间隔，由于翻转判别数据已经经过两级重定时即16个单位间隔的延时，故只需要使用一级与上述多路复用器时钟相同的重定时触发器即可，无需再添加额外的d触发器。时延微调单元可以采用带旁通路径的三态门链，需要减少延时则旁通且关闭部分三态门，从而减少逻辑门延时，反之亦然。
32.作为较佳的实施方式，参见图3所示的电流源补偿模块2，包括第一开关单元21、第
二开关单元22和基准电流源23；基准电流源23的输出端和第一开关单元21的输入端电连接；第一开关单元21的输入端分别和基准电流源23的输出端以及压降估计模块1的输出端电连接；第一开关单元21的输出端和第二开关单元22的输入端电连接；第二开关单元22的输入端分别和第一开关单元21的输出端以及驱动模块51的输入端电连接；第二开关单元22的输出端与驱动模块51的输出端电连接；基准电流源用于生成一基准参考电压，第一开关单元21用于根据压降补偿控制信号和该基准参考电压输出补偿电流；第二开关单元22用于根据驱动模块接收的用于实施均衡的输入信号输出或阻断补偿电流。
33.具体地，以图3中第一开关单元21中的nmos（n-metal oxide semiconductor，n型金属氧化物半导体）管n1为例，其获取到压降补偿控制信号对应数据位的值为1时闭合，同时pmos（p-metal oxide semiconductor，p型金属氧化物半导体）管p1断开，从而基准参考电压就能传到p1连接的补偿电流源（pmos管p10）的栅极，即打开了该补偿电流源；反之当n1获取到压降补偿控制信号对应数据位的值为0时断开，p1闭合，p10栅极电压被拉到电源电压vdd，即关断了该补偿电流源。
34.输入信号在驱动模块51形成输出信号并发送至串口接收机，考虑到如果始终输出补偿电流会使得输出电压信号的最大值和最小值增加同样大小的值，并不会实现增强输出电压信号摆幅的效果。作为较佳的实施方式，预驱动模块54对逐位获取的延时处理后的输入信号进行信号增强处理后输出至驱动模块51和第二开关单元22；可选地，第二开关单元22可以设置为开关管，预驱动模块54将输出信号输出至开关管的栅极，第一开关单元21输出补偿电流至开关管的源极，本领域技术人员可以理解，预驱动模块54为反相输出，即驱动模块51从预驱动模块54接收到低电平信号时的输出高电平信号。从而第二开关单元22从预驱动模块54接收到高电平信号时阻断补偿电流，从预驱动模块54接收到低电平信号时从开关管漏极输出补偿电流。
35.本实施例示出了输出高电平时通过向串行接收机输入电流以增大输出电压的电路方案，可以理解，基于本发明的构思，同样可以通过在输出低电平时从串行接收机抽取电流实现在低电平时进一步减小输出电压的效果，从而增大输出摆幅而维持输出共模不变的效果。
36.本实施例的串行发射机的前馈均衡电路的压降补偿电路在传统的源串联终端的基础上增加了额外可调的并联电流支路用以增大输出摆幅进行压降补偿，实现了额外功耗开销小、电路复杂度小、对原有电路的影响小且不影响输出阻抗和输出共模电压的补偿效果，并且可以灵活便捷地应用在成型的串口发射机中，在实现输出信号质量提升和前馈均衡有效实施的前提下确保对于电源压降的精准有效补偿。
37.实施例2本实施例具体提供一种串行发射机，其包括前馈均衡电路和实施例1中的前馈均衡电路的压降补偿电路；其前馈均衡电路与压降补偿电路的相关设置和实施例1相同，不再赘述。本实施例的串口发射机通过设置前馈均衡电路的压降补偿电路，在传统的源串联终端的基础上增加了额外可调的并联电流支路用以增大输出摆幅进行压降补偿，实现了额外功耗开销小、电路复杂度小、对原有电路的影响小且不影响输出阻抗和输出共模电压的补偿效果，并且可以灵活便捷地应用在成型的串口发射机中，在实现输出信号质量提升和前馈均衡有效实施的前提下确保对于电源压降的精准有效补偿。
38.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。