[发明专利]基于对称有源电感的差分高通滤波电路

说明书

技术领域

本发明主要涉及到高通滤波电路领域，特指应用于接收器前端均衡电路中的基于对称有源电感的差分高通滤波电路。

背景技术

在接收器前端的均衡电路中，如果输出信号不能够精确对称，就会出现时钟重叠和沟道电荷注入效应，导致电路性能下降甚至不能正常工作。采用对称有源电感代替无源电感不仅可以有效拓展信号传输带宽、产生完全对称输出信号，而且还可以提高电路性能、减小电路设计难度、降低电路功耗、减小芯片面积、降低工艺依赖性。

传统的无源电感的高通滤波电路结构如图1所示，电路包括由基本的差分电路：两个差分输入NMOS管N1和N2，N1和N2的栅极分别接差分输入信号端口ina和inb，N5作为尾电流，N5的栅极接偏置电压vb，P3和P4这两个PMOS管的栅极和漏极短接作为二极管连接的负载；一个无源电感L0。无源电感需要占用较大的芯片面积，另一方面受有耗硅衬底的分布参数和导体损耗的影响，无源电感的品质因数Q值及自谐振频率都比较低。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能够产生完全对称信号的基于对称有源电感的差分高通滤波电路，可以减小电路设计难度、降低电路功耗、减小芯片面积，从而提高电路整体性能。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为一种基于对称有源电感的差分高通滤波电路，其特征在于：它包括基本的差分电路和两个对称的有源电感，所述基于对称有源电感的HP电路包括由基本的差分电路：两个差分输入NMOS管N1和N2，N1和N2的栅极分别接差分输入信号端口ina和inb，N5作为尾电流，N5的栅极接偏置电压vb，P3和P4这两个PMOS管的栅极和漏极短接作为二极管连接的负载；两个对称的有源电感：N3的源极接VSS和栅极接P1的漏极以及漏极接P1的源极，P1的栅极接电阻R(ESD保护电阻)，然后接地；同理，P2和N4构成与P1和N3对称的有源电感，N4的源极接地和栅极接P2的漏极以及漏极接P2的源极，P2的栅极接电阻R(ESD保护电阻)，然后接地。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、结构简单：本发明中提出的电路结构只是在原有技术基础上用两个对称的有源电感代替了一个无源电感，易于片内集成。

2、性能优异：虽然本发明提出的结构很简单，但是本发明中提出的电路可以产生十分对称的输出信号、提高电路性能、减小电路设计难度、降低电路功耗、减小芯片面积；这是现有技术所不可比拟的。

3、电路实现简单，降低了设计复杂度。

附图说明

图1是传统的无源电感的高通滤波电路的示意图；

图2是本发明的有源电感示意图；

图3是本发明的基于对称有源电感的高通滤波电路示意图；

图4是本发明在高频差分信号的输入条件下的模拟结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

在接收器前端的均衡电路中使用的高通滤波器，需要利用电感通直流、阻交流的特性来将差动对电路的交流信号除去，以实现对高频信号的补偿作用。而电感的实现方式有两种——螺旋电感和有源电感。虽然当前在CMOS工艺下制作螺旋电感已经成为可能，但是实现这样的电感不仅增加了芯片面积，提高了制作成本，同时也给版图实现带来了一定的困难，这样的电感不可避免的引入了复杂的金属线，产生很强的寄生效应。通过有源器件的适当组合可以实现电感通直流、阻交流的功能，因此有源电感在提高集成度、减小设计难度、降低电路功耗和减小芯片面积方面具有很大的优势。

图2给出了有源电感的实现形式，它是由NMOS管N4、PMOS管P2和电阻R组成，其中P2和R起到保护作用，N4的是有源电感的主体部分，将其栅极和漏极短接实现电感的功能。它们的连接关系是：N4的栅极接P2的源极，P2的栅极与电阻的一端相连，电阻的另一端接地，而N4的漏极和P2的源极相连作为有源电感的一个端口，N4的源极作为有源电感的另一个端口。

用图2给出的有源电感代替图1中的螺旋电感在电路功能上可以实现高通滤波的作用，但是引入的问题是由于有源电感从一个端口到另一个端口之间由于存在沟道有效电阻的作用而使得差分电路的两个输出端的信号电平发生漂移，出现输出信号在两个差动支路上的共模电平不相等，这将严重影响系统的性能。

图3是解决了上述问题的电路结构，它使用了两个相同的有源电感组成的对程结构取代原有的一个有源电感，使得差动电路两条支路输出信号共模电平相等。