失调电压校准方法、比较装置及判决反馈均衡电路与流程

本技术涉及半导体集成电路，更具体地，涉及一种失调电压校准方法、比较装置及判决反馈均衡电路。

背景技术：

1、理想的比较器可以认为在正负输入端之间不存在任何失配，即正输入端电压大于负输入端电压时，比较器输出高，反之输出低。然而受到非理想因素如工艺失配等影响，即使设计上正负输入端完全匹配，比较器仍然会存在一个失调电压vos（voltage offset），使得比较器输出翻转点偏离正负端差值一定的电压范围，该电压范围称为比较器的输入失调电压vos。在高速信号接收端，随着信号速率越来越高，信号幅度越来越小，比较器的输入失调电压vos对比较器的性能的影响越来越大，通常3sigma的vos能达到20~30mv，甚至更高，因此在高速比较器正常工作之前，一般需要先对比较器进行失调电压的校准（voscalibration）。

2、图1是传统比较器失调电压vos校准方法的电路示意图；如图1所示，现有的vos校准方法中，通常是将比较器的正负输入端通过模拟开关进行短接，然后调整比较器的参数如差分输入对管的尺寸等，让比较器的输出出现翻转，则认为此时比较器的失调电压vos被校准掉了。在正常工作时，再将正负输入端断开。但是该方法需要先将io到比较器的输入断开，通常是在输入信号的路径上插入传输门，正常工作时传输门处于导通状态，校准时传输门处于关闭状态。在高速信号的传输中，接收链路中插入传输门会引入额外的寄生参数r、c，对信号的带宽影响较大，会直接导致接收端信号质量变差。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种失调电压校准方法、比较装置及判决反馈均衡电路，采取调整比较器的参考输入端的电压的方式来校准失调电压，由于未在比较器的输入链路上插入传输门，故不影响接收端的信号质量。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种失调电压校准方法，适用于对单端信号比较器的失调电压进行校准，所述校准方法包括：

3、在维持所述单端信号比较器的正输入端的第一输入电压不变的情况下，向单端信号比较器的负输入端提供不同大小的参考电压；

4、采集该单端信号比较器的输出电压，根据所述第一输入电压、参考电压及对应的输出电压进行环回测试，得到第一二维测试眼图；

5、获取所述第一二维测试眼图的中间位置对应的参考电压，作为抵消单端信号比较器的失调电压的校准电压并反馈至单端信号比较器的负输入端。

6、进一步地，上述失调电压校准方法中，所述二维测试眼图的中间位置为该二维测试眼图的眼高的二分之一处。

7、按照本发明的第二个方面，还提供了一种具有失调电压自校准功能的比较装置，该比较装置包括单端信号比较器和校准电路；其中，所述校准电路包括：

8、参考电压生成电路，其输入端连接控制器，输出端连接单端信号比较器的负输入端，用于根据控制器产生的基准电压控制信号向单端信号比较器的负输入端提供不同大小的参考电压；

9、采样电路，其第一输入端连接控制器，第二输入端连接单端信号比较器的输出端；用于根据控制器产生的采样相位控制信号采集单端信号比较器的输出电压并反馈至控制器；

10、控制器，用于向单端信号比较器的正输入端提供固定的第一输入电压，根据所述第一输入电压、参考电压及输出电压进行环回测试，得到第一二维测试眼图；以及，获取所述第一二维测试眼图的中间位置对应的参考电压，作为抵消单端信号比较器的失调电压的校准电压并反馈至单端信号比较器的负输入端。

11、进一步地，上述比较装置中，所述采样电路包括：

12、采样时钟产生电路，用于产生基准时钟并发送至采样相位调整电路；

13、采样相位调整电路，其输入端分别连接控制器及采样时钟产生电路，输出端连接锁存器；用于根据控制器产生的采样相位控制信号对所述基准时钟进行调整，生成采样时钟并发送至锁存器；

14、锁存器，其输入端连接单端信号比较器的输出端，输出端连接控制器；用于按照采样相位调整电路生成的采样时钟采集单端信号比较器的输出电压并反馈至控制器。

15、进一步地，上述比较装置中，所述控制器获取二维测试眼图的眼高的二分之一处作为二维测试眼图的中间位置。

16、按照本发明的第三个方面，还提供了一种失调电压校准方法，其适用于对构成判决反馈均衡器的两个单端信号比较器的失调电压及延迟反馈强度进行同步校准，所述校准方法包括：

17、向第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的正输入端提供相同的第二输入电压；向第一单端信号比较器的负输入端提供第一参考电压，向第二单端信号比较器的负输入端提供高于所述第一参考电压的第二参考电压；

18、在维持所述输入电压不变的情况下同步调节所述第一参考电压及第二参考电压的大小，且在调节过程中维持所述第一参考电压与第二参考电压之间的差值不变；所述第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的输出端分别连接多路数据选择器；所述多路数据选择器根据前一采样周期的输出结果选择第一单端信号比较器或第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压；

19、获取各采样周期的输出电压，根据所述第二输入电压、第一参考电压、第二参考电压及对应的输出电压进行环回测试，得到第二二维测试眼图；

20、获取所述第二二维测试眼图达到最大时对应的第一参考电压与第二参考电压，分别作为抵消第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的失调电压的校准电压并反馈至各自的负输入端。

21、进一步地，上述失调电压校准方法中，所述第二二维测试眼图的生成方式为：

22、以第一参考电压为基准，截取第二输入电压中的高电平信号；以第二参考电压为基准，截取第二输入电压中的低电平信号；

23、将截取的所述高电平信号与低电平信号进行拼接，形成第二二维测试眼图。

24、进一步地，上述失调电压校准方法中，所述第二二维测试眼图的大小通过面积或眼宽进行判定。

25、进一步地，上述失调电压校准方法中，所述多路数据选择器根据前一采样周期的输出结果选择第一单端信号比较器或第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压具体为：

26、当前一采样周期的输出结果为低电平时，选择具有第二参考电压的第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压；

27、当前一采样周期的输出结果为高电平时，选择具有第一参考电压的第一单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压。

28、进一步地，上述失调电压校准方法中，所述第一参考电压与第二参考电压之间的差值表征延迟反馈强度；

29、若第一单端信号比较器的第一失调电压小于第二单端信号比较器的第二失调电压，且所述延迟反馈强度小于所述第二失调电压与第一失调电压之差，则增大延迟反馈强度，且增大幅度不小于第二失调电压与第一失调电压之差。

30、按照本发明的第四个方面，还提供了一种判决反馈均衡电路，该判决反馈均衡电路包括校准电路以及构成判决反馈均衡器的第一单端信号比较器、第二单端信号比较器和多路数据选择器；所述第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的输出端分别连接多路数据选择器；所述多路数据选择器根据前一采样周期的输出结果选择第一单端信号比较器或第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压；

31、所述校准电路包括：

32、参考电压生成电路，其输入端连接控制器，输出端分别连接第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的负输入端，用于根据控制器产生的基准电压控制信号向第一单端信号比较器的负输入端提供第一参考电压、向第二单端信号比较器的负输入端提供高于所述第一参考电压的第二参考电压；同步调节所述第一参考电压及第二参考电压的大小，且在调节过程中维持第一参考电压与第二参考电压之间的差值不变；

33、采样电路，其第一输入端连接控制器，第二输入端连接多路数据选择器的输出端；用于根据控制器产生的采样相位控制信号采集多路数据选择器的输出电压并反馈至控制器；

34、控制器，用于向第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的正输入端提供相同的第二输入电压，根据所述第二输入电压、第一参考电压、第二参考电压及对应的输出电压进行环回测试，得到第二二维测试眼图；以及，获取所述第二二维测试眼图达到最大时对应的第一参考电压与第二参考电压，分别作为抵消第一单端信号比较器、第二单端信号比较器的失调电压的校准电压并反馈至各自的负输入端。

35、进一步地，上述判决反馈均衡电路中，所述控制器生成第二二维测试眼图的方式为：

36、以第一参考电压为基准，截取第二输入电压中的高电平信号；以第二参考电压为基准，截取第二输入电压中的低电平信号；

37、将截取的所述高电平信号与低电平信号进行拼接，形成第二二维测试眼图。

38、进一步地，上述判决反馈均衡电路中，所述采样电路包括：

39、采样时钟产生电路，用于产生基准时钟并发送至采样相位调整电路；

40、采样相位调整电路，其输入端分别连接控制器及采样时钟产生电路，输出端连接锁存器；用于根据控制器产生的采样相位控制信号对所述基准时钟进行调整，生成采样时钟并发送至锁存器；

41、锁存器，其输入端连接多路数据选择器的输出端，输出端连接控制器；用于按照采样相位调整电路生成的采样时钟采集多路数据选择器的输出电压并反馈至控制器。

42、进一步地，上述判决反馈均衡电路中，所述控制器通过测量面积或眼宽的方式获取最大的第二二维测试眼图。

43、进一步地，上述判决反馈均衡电路中，所述多路数据选择器根据前一采样周期的输出结果选择第一单端信号比较器或第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压具体为：

44、当前一采样周期的输出结果为低电平时，多路数据选择器选择具有第二参考电压的第二单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压；

45、当前一采样周期的输出结果为高电平时，多路数据选择器选择具有第一参考电压的第一单端信号比较器的输出作为当前采样周期的输出电压。

46、进一步地，上述判决反馈均衡电路中，所述第一参考电压与第二参考电压之间的差值表征延迟反馈强度；

47、若第一单端信号比较器的第一失调电压小于第二单端信号比较器的第二失调电压，且所述延迟反馈强度小于所述第二失调电压与第一失调电压之差，则参考电压生成电路增大延迟反馈强度，且增大幅度不小于第二失调电压与第一失调电压之差。

48、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

49、（1）本发明通过调整比较器的参考输入端的电压来进行失调电压的校准，该校准方案不需要将比较器的输入端短接，故不需要在接收链路中插入传输门，因此不会影响接收端的信号质量；通过校准后，比较器的接收端的眼图明显变大，整个接收端的裕度大大增加；

50、（2）本发明针对构成判决反馈均衡器（decision feedback equalizer，dfe）结构的两个单端信号比较器，采用将两个比较器的参考电压同步调整的方法来校准失调电压，同时与dfe强度相结合，让dfe和失调电压校准同时进行，大大简化了校准系统的逻辑复杂度。通过校准后，比较器的接收端的眼图明显变大，整个接收端的裕度大大增加，实现dfe增强效果。