[实用新型]一种宽带线性均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种均衡电路，尤其涉及一种宽带线性均衡电路，属于通信技术领域。

背景技术

高速串行接口技术相对于并行连接，具有成本低、抗干扰性能好等优点，是高速接口及大数据传输的主流技术，在网络通信、背板连接及输入输出接口等领域的应用都非常广泛。随着应用需求的增长和相关技术的进步，高速串行传输的数据率越来越快，对收发电路的带宽提出了越来越高的要求。

高速串行数据的发送与接收必然要通过信号传输媒介，即信道。完整的信道一般包括印制电路板布线、背板布线、电缆、印制电路板通孔、线脚、板间连接器以及封装引脚等。它们在传输信号时会引入许多非理想因素，如印制电路板布线、背板布线及电缆等传输媒介固有的趋肤效应和介质损耗等，由于这些因素的影响会随着信号频率的增大而恶化，所以传输线在频域一般呈现低通特性，会衰减信号的高频成分，在时域表现为码间干扰。同一传输线，传输的信号频率越高，高频衰减就越大，码间干扰越严重；同一速率的信号，经过的传输线越长或传输线特性越差，高频衰减及码间干扰就越严重。严重的码间干扰会恶化高速串行数据接收端接收到的信号质量，造成很高的误码率。所以在高速串行数据传输系统中，必须有均衡电路来补偿信号的高频成分，消除码间干扰，保证低误码率传输信号。

均衡技术包括很多种类，如预加重技术、判决反馈均衡技术、线性均衡技术等。其中线性模拟均衡器是一种频域均衡方法，它通过放大信号的高频分量来补偿传输线的线性失真，使信号的高频分量与低频分量相当，与其他均衡技术相比，具有面积小、功耗低等优点。

电阻-电容负反馈差分放大器是一种广泛使用的线性均衡器，它通过电阻-电容负反馈给差分放大电路引入一个零点，得到20dB每十倍频的高频增益提高，并可通过调节电容值来调整高频补偿量。但是，增大电容值以提高均衡器的高频增益的同时，会使电阻电容负反馈均衡电路的主极点减小而牺牲带宽，这种带宽与高频增益之间做出折中，使其难以应对日益提高的数据率对带宽和增益的要求。

目前有许多研究针对这一问题做出改进，如Gondi,S.和Razavi,B.等人采用无源电感扩展频宽，但片上无源电感会带来很大的面积成本（参考文献：Gondi S,and Razavi B.“Equalization and clock and data recovery techniques for10G/s CMOS serial-link receiver,”IEEE J.of Solid-State Circuits,2007,vol.42,no.9,pp.1999-2011），E.Sackinger等人使用的有源电感虽然芯片面积减小，但它需要一个由电荷泵产生的高于电源电压的高压，这增加了电路的复杂性及功耗（参考文献：Sackinger E,and Fischer W C.A3GHz32-dB CMOS limiting amplifier for SONET OC-48receivers.IEEE J.of Solid-State Circuits,2000,vol.35,no.12,pp.1884-1888）。

实用新型内容

针对线性均衡器的带宽限制问题，本实用新型提出一种新的宽带线性均衡电路。本实用新型在传统电容-电阻负反馈均衡电路的基础上，采用一种新型低功耗、小面积的有源电感，如图1虚线框中所示。该有源电感包括4个NMOS（M3、M4、M5、M6）和一个偏置尾电流源I_SS2。4个NMOS组成交叉耦合两层堆叠结构。其中M3的漏极与M4的栅极相连，M3的栅极与M4的漏极相连，M3的源极与M5的漏极和M6的栅极相连，M4的源极与M6的漏极和M5的栅极相连，M5和M6的源极共同连接到偏置尾电流源I_SS2，另外M3、M4、M5、M6的衬底极都连接到地。M3和M4的大小取值相同，宽度为6微米，长度为0.13微米；M5和M6的大小取值相同宽度为3到9微米，长度为0.13微米。通过分析小信号模型，如图3所示，该有源电感可以提供一个零点和一对共轭复数极点，其中零点可以消除原电容电阻负反馈电路的主极点以拓展带宽、提高高频增益，一对共轭复数极点可以引入高频增益峰值，进一步提高高频增益。

本实用新型的技术方案为：