本发明属于时间线性均衡电路领域，具体涉及一种用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路。
背景技术：
1、高速有线数据接口是支撑计算机和通信系统性能大幅提升的关键技术。随着后摩尔时代下，多芯片模块、芯粒等技术的快速发展，短距离、高速有线接口的需求日益增加。在数据传输的过程中，由于信道的非理想效应，在传输过程中信号的高频分量会发生衰减，需要采用均衡器对信号进行补偿，以确保信号传输完整性。连续时间线性均衡器(continuoustime linear equalization，ctle)是一种重要的均衡器，传统的基于电流模逻辑的连续时间线性均衡器(current mode logic ctle，cml ctle)由于高电源电压和无源器件的使用，已经逐渐无法满足先进工艺下高速有线接口对功耗以及面积的要求。
2、一种基于传统电流模式逻辑架构的ctle如图1所示，ctle的极点和零点位置由源极退化阻抗控制。这种架构在过去几年中被广泛采用，但随着cmos工艺特征尺寸的缩小和电源电压的降低，基于cml的ctle无法提供节能的解决方案，这是因为它需要高电源电压来保持三个堆叠器件的正常工作状态。同时，由于该架构利用无源电感峰化技术来提高带宽，导致占用的面积过大。此外，由于电源电压逐渐降低，传统的基于电流模逻辑的连续时间线性均衡器的输出摆幅随之减小，导致难以满足高速数据传输的要求。
3、因此，需要一种在小面积和低功耗的同时，能够满足高速数据传输的连续时间线性均衡电路。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本发明提供了一种用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路，其特征在于，包括：依次串联的第一级连续时间线性均衡器电路、第二级连续时间线性均衡器电路、可编程增益放大器电路和负电容电路；其中，
3、所述第一级连续时间线性均衡器电路，用于输入高速数据信号，并补偿所述高速数据信号中的高频和中频衰减，并将高频和中频增益补偿结合，得到第一级补偿信号；
4、所述第二级连续时间线性均衡器电路，用于补偿所述第一级补偿信号中的高频衰减，得到第二级补偿信号；
5、所述可编程增益放大器电路，用于放大所述第二级补偿信号，增大信号的摆幅；
6、所述负电容电路，用于减小或完全抵消用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路中的负载电容，并输出。
7、在本发明的一个实施例中，所述第一级连续时间线性均衡器电路，包括：第一滤波电容cc1、第二滤波电容cc2、第一滤波电阻rc1、第二滤波电阻rc2、第一反相器gm1、第二反相器gm2、第三反相器gm3、第一传输门、第二传输门、第三传输门和第四传输门；
8、所述第一滤波电容cc1的第一极板连接所述第一级连续时间线性均衡器电路的反相输入端，第二极板连接所述第一滤波电阻rc1的第一端，所述第一滤波电阻rc1的第二端连接所述第三反相器gm3的正相输入端；
9、所述第二滤波电容cc2的第一极板连接所述第一级连续时间线性均衡器电路的正相输入端，第二极板连接所述第二滤波电阻rc2的第一端，所述第二滤波电阻rc2的第二端连接所述第三反相器gm3的反相输入端；
10、所述第一反相器gm1的正相输入端作为用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路的反相输入端，输入反相高速数据信号vin；所述第一反相器gm1的反相输入端作为所述用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路的正相输入端，输入正相高速数据信号vip，反相输出端分别连接所述第二反相器gm2的反相输出端和第三反相器gm3的反相输出端，正相输出端分别连接所述第二反相器gm2的正相输出端和第三反相器gm3的正相输出端；
11、所述第一传输门的两个传输端分别连接所述第二反相器gm2的正相输入端和反相输出端，控制端一端输入第一正相外加控制电压，另一端输入第一反相外加控制电压；
12、所述第二传输门的两个传输端分别连接所述第二反相器gm2的反相输入端和正相输出端，控制端一端输入第二正相外加控制电压，另一端输入第二反相外加控制电压；
13、所述第三传输门的两个传输端分别连接所述第三反相器gm3的正相输入端和反相输出端，控制端一端输入第三正相外加控制电压，另一端输入第三反相外加控制电压；
14、所述第四传输门的两个传输端分别连接所述第三反相器gm3的反相输入端和正相输出端，控制端一端输入第四正相外加控制电压，另一端输入第四反相外加控制电压。
15、在本发明的一个实施例中，所述第一级连续时间线性均衡器电路的高频通路的传输函数gm1/m2(s)的表达式为：
16、
17、其中，gm1为所述第一反相器gm1的跨导；gm2为所述第二反相器gm2的跨导；r1为所述第一传输门的等效电阻；cgs2为所述第二反相器gm2的等效输入电容；c1为所述第二反相器gm2的等效负载电容；s为所述高速数据信号的频率。
18、在本发明的一个实施例中，所述第一级连续时间线性均衡器电路的中频通路的传输函数gmp(s)的表达式为：
19、
20、其中，gm3为所述第三反相器gm3的跨导；r3为所述第三传输门的等效电阻；cgs3为所述第三反相器gm3的等效输入电容；rc1为所述第一滤波电阻rc1的电阻；cc1为所述第一滤波电容cc1的电容。
21、在本发明的一个实施例中，所述第二级连续时间线性均衡器电路，包括：第四反相器gm4、第五反相器gm5、第六反相器gm6、第五传输门和第六传输门；
22、所述第四反相器gm4的正相输入端连接所述第一反相器gm1的反相输出端，反相输入端连接所述第一反相器gm1的正相输出端，正相输出端分别连接所述第五反相器gm5的正相输出端和所述第六反相器gm6的正相输出端，反相输出端分别连接所述第五反相器gm5的反相输出端和所述第六反相器gm6的反相输出端；
23、所述第五传输门的两个传输端分别连接所述第五反相器gm5的正相输入端和反相输出端，控制端一端输入第五正相外加控制电压，另一端输入第五反相外加控制电压；
24、所述第六传输门的两个传输端分别连接所述第五反相器gm5的反相输入端和正相输出端，控制端一端输入第六正相外加控制电压，另一端输入第六反相外加控制电压；
25、所述第六反相器gm6的正相输入端输入外加反相控制信号vbn，反相输入端输入外加正相控制信号vbp。
26、在本发明的一个实施例中，所述第二级连续时间线性均衡器电路的高频通路的传输函数gm4/m5(s)的表达式为：
27、
28、其中，gm4为所述第四反相器gm4的跨导；gm5为所述第五反相器gm5的跨导；r5为所述第五传输门的等效电阻；cgs5为所述第五反相器gm5的等效输入电容；c2为所述第五反相器gm5的等效负载电容。
29、在本发明的一个实施例中，所述可编程增益放大器电路，包括：第七反相器gm7、第八反相器gm8、第七传输门和第八传输门；
30、所述第七反相器gm7的正相输入端连接所述第四反相器gm4的反相输出端，反相输入端连接所述第四反相器gm4的正相输出端，正相输出端连接所述第八反相器gm8的正相输出端，反相输出端连接所述第八反相器gm8的反相输出端；
31、所述第七反相器gm7的正相输出端；所述第七反相器gm7的反相输出端；
32、所述第七传输门的两个传输端分别连接所述第八反相器gm8的正相输入端和反相输出端，控制端一端输入第七正相外加控制电压，另一端输入第七反相外加控制电压；
33、所述第八传输门的两个传输端分别连接所述第八反相器gm8的反相输入端和正相输出端，控制端一端输入第八正相外加控制电压，另一端输入第八反相外加控制电压。
34、在本发明的一个实施例中，所述第一反相器gm1、所述第二反相器gm2、所述第三反相器gm3、所述第四反相器gm4、所述第五反相器gm5、所述第六反相器gm6、所述第七反相器gm7和所述第八反相器gm8的结构相同，每个反相器均包括：mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5和mos管m6；
35、所述mos管m1的漏极连接所述mos管m2的漏极，并作为所述反相器的反相信号输出端，源极分别连接所述mos管m3的源极和所述mos管m5的漏极，栅极连接所述mos管m2的栅极，并作为所述反相器的正相信号输入端；
36、所述mos管m2的源极分别连接所述mos管m4的源极和mos管m6的漏极；
37、所述mos管m3的漏极连接所述mos管m4的漏极，并作为所述反相器的正相信号输出端，栅极连接所述mos管m4的栅极，并作为所述反相器的反相信号输入端；
38、所述mos管m5的栅极输入反相外加使能信号，源极连接电源电压端；
39、所述mos管m6的栅极输入正相外加使能信号，源极连接所述接地端。
40、在本发明的一个实施例中，所述负电容电路，包括：mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、电容cc、第一负载电容cl1和第二负载电容cl2；
41、所述mos管m7的漏极分别连接所述第七反相器gm7的反相输出端和所述第一负载电容cl1的第一极板，所述第一负载电容cl1的第二极板连接接地端；所述mos管m7的漏极作为所述用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路的反相输出端，输出反相输出信号vop，源极分别连接所述mos管m9的漏极和所述电容cc的第一极板；
42、所述mos管m8的漏极分别连接所述第七反相器gm7的正相输出端和所述第二负载电容cl2的第一极板，所述第二负载电容cl2的第二极板连接所述接地端；所述mos管m8的漏极作为所述用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路的正相输出端，输出正相输出信号von，栅极连接所述mos管m7的漏极，源极分别连接所述mos管m10的漏极和所述电容cc的第二极板；
43、所述mos管m9的栅极接所述mos管m10的栅极，并连输入外加控制信号vb；所述mos管m9的源极和所述mos管m10的源极均连接接地端。
44、在本发明的一个实施例中，所述负电容电路的等效阻抗znc(s)的表达式为：
45、
46、其中，rnc为所述负电容电路等效电阻，rnc＝(cgsc/cc+2)/gmc；gmc为所述mos管m7或所述mos管m8的跨导，cgsc为所述mos管m7或所述mos管m8的栅源电容。
47、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
48、本发明的用于高速数据接口的连续时间线性均衡电路，采用两级ctle电路，并在两级ctle电路中均引入了以有源电感为负载的单位增益缓冲器，用于补偿信号在高频处的衰减。其中，有源电感通过带有传输门的反相器实现。在第一级ctle电路中还引入了具有带通特性的跨导单元，用于补偿信号的中频衰减；在第二级ctle电路中添加了失调电压校正节点，以解决电路的非对称性和pvt(process voltage temperature，工艺电压温度)变化问题。通过在两级ctle电路后串联可编程增益放大器(programmable gain amplifier，pga)，以增大信号的摆幅，pga通过使用有源电感作负载的可编程跨导放大器实现。通过负电容电路产生负值电容，以减小或者完全抵消负载电容，进一步扩展电路带宽。通过串联的四级电路，实现了在小面积和低功耗的同时满足高速数据传输的需求。
49、本发明的反相器强度可调谐，有源电感负载中，传输门的等效电阻作为调零电阻也是可调谐的，对于给定带宽要求的电路提供了电感值可调谐的灵活设计方案。此外，采用三极管状态下的互补传输门作为有源电感中的调零电阻，而非传统的多晶硅电阻或者阱电阻，通过调节传输门中mos管的跨导来调节传输门的等效电阻，不仅提高了调谐精度，还大大减小了版图面积与寄生电容。
50、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。