CN101272153A - 用以传送高速信号的改进的信号接收电路 - Google Patents

Abstract

一种用以传送高速信号的信号接收电路包括：信号处理单元，具有终端电阻器；底板单元，具有用于将外部信号传送到信号处理单元的信号传送单元；以及寄生电容补偿单元，其形成在底板单元上，并用于补偿在信号处理单元中存在的寄生电容。

Description

用以传送高速信号的改进的信号接收电路

技术领域

符合本总发明构思的设备和方法涉及用以传送高速信号的改进的信号接收电路，并更具体地涉及用以接收高频信号的信号接收电路。

背景技术

诸如计算机和本领域中已知的其它设备之类的电子设备包括在其上安装多个芯片的底板(board)部分。芯片通过在底板部分上形成的信号布线来接收或传送各种信号。已经显著地改进了芯片可以处理的信号处理速度。因此，重要的是没有失真地准确传送信号。

图1是图示了传统的电子电路的示意图。如图1所图示，发送端10输出的信号通过信号布线20而传送到接收电路的终端部分30。终端电阻器31提供在终端部分30中。在底板部分上形成的信号布线20由诸如铜的传导材料组成。然而，随着信号布线20的长度增加，各类外部噪声对信号布线20的阻抗和影响也增加。此外，在信号传送处理中，底板部分的其它部分可能发生信号损耗。这样的信号损耗在高频信号中比低频信号中更严重地发生。如果信号传送速度增加，则重复“高”和“低”的高频信号也增加。因此，高频信号的失真增加，并且不能正常地传送信号。如果用等效电路来表示这样的高频信号的失真，则电容器被连接到终端电阻器31，这样它看起来像形成了低通滤波器。这样的寄生电容C导致了高频信号的幅度降低和高频信号的失真。

发明内容

本总发明构思提供了一种信号接收电路，利用该电路，防止信号失真并尤其改进了接收高频信号的特性。

本总发明构思的其它方面和用途部分地将在接下来的描述中陈述，部分地将从所述描述中显现，或者可通过本总发明构思的实践而获知。

本总发明构思的前述和/或其它方面用途可通过提供用以传送高速信号的信号接收电路来实现，所述信号接收电路包括：信号处理单元，具有终端电阻器；底板单元，具有用于将信号传送到信号处理单元的信号传送单元；以及寄生电容补偿单元，其形成在底板单元上，并用于补偿在信号处理单元中存在的寄生电容。

所述寄生电容补偿单元可包括电感器，其与该终端电阻器并联连接。

所述电感器可包括布线图案，其沿螺旋方向从预定的中心部分延伸。

所述底板单元可包括：第一印刷电路层；第二印刷电路层，其提供在第一印刷电路层下面，并与第一印刷电路层重叠；并且在第一印刷电路层上形成布线图案。

所述电感器可包括：附加图案，其形成在第一印刷电路层中；以及连接图案，其将中心部分与附加图案电连接，并形成在第二印刷电路层中。

所述电感器可包括铜。

所述电感器的电感可与寄生电容的大小对应地设置。

基于寄生电容和电感器的电感的谐振频率可以是从信号传送单元传送的信号的最大频率。

所述寄生电容补偿单元还可包括短路预防电阻器，其与电感器串联连接。

向信号传送单元传送的信号的传送速度可以处于从1[Gbps]到10[Gbps]的范围中。

本总发明构思的前述和/或其它方面和用途还可通过提供一种信号接收电路来实现，所述信号接收电路包括：终端单元，具有终端电阻器，并用以接收外部信号；以及电感器，其连接到该终端电阻器，并用以补偿在终端单元中存在的寄生电容。

所述电感器与终端电阻器串联连接。

所述电感器的电感是与寄生电容的大小对应地设置的。

基于寄生电容和电感器的电感的谐振频率可以是从终端单元传送信号的最大频率。

由终端单元接收的信号的传送速度可处于从1[Gbps]到10[Gbps]的范围中。

本总发明构思的前述和/或其它方面和用途还可通过提供一种信号接收设备来实现，所述信号接收设备包括：信号处理单元，具有终端电阻器和寄生电容；接收单元，用以接收外部信号并将该信号传送到信号处理单元；以及电感器，耦接到该终端电阻器，其中电感器的电感对应于信号处理单元的寄生电容。

本总发明构思的前述和/或其它方面和用途还可通过提供一种电子通信设备来实现，所述电子通信设备包括：外壳；以及布置在所述外壳中的信号接收设备，所述信号接收设备包括：信号处理单元，具有终端电阻器和寄生电容；接收单元，用以接收外部信号并将该信号传送到信号处理单元；以及电感器，耦接到该终端电阻器，其中电感器的电感对应于信号处理单元的寄生电容。

附图说明

根据接下来结合附图对实施例的描述，本总发明构思的这些和/或其它方面和用途将变得明显和更易于理解，在附图中：

图1是图示了传统的电子电路的示意图；

图2是图示了根据本总发明构思的示范实施例的信号接收电路的示意图；

图3是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的信号接收电路的示意图；

图4A和图4B图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的电感器；

图5是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的信号接收电路的接收信号增益相对于频率的图；以及

图6A到6D是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的寄生电容补偿单元的效果的图。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中图示其示例的本总发明构思的实施例，在附图中相同的附图标记始终指的是相同的元件。下面通过参考图来描述所述实施例，以便说明本总发明构思。

图2是图示了根据本总发明构思的示范实施例的信号接收电路的示意图。

信号接收电路100包括用以接收外部信号的终端单元110和用以处理所接收的信号的信号处理单元120。根据这个示范实施例的信号接收电路100可实施为芯片。此外，可以将信号接收电路100提供在电路基底或者本领域已知的其它实施例中来接收信号，并可与在电路基底上形成的多个信号布线相连。

终端单元110具有终端电阻器111和连接到终端电阻器(R1)111的电感器112。

终端电阻器111形成在用以接收信号的终端单元110的端部，并且提供参考电压以在高信号和低信号之间划分所接收的信号。信号接收电路100所接收的信号的信号传送速度例如在从1Gbps到10Gbps的范围中，并趋于连续增加。如果以这样的高速度来传送信号，则信号在高和低之间的转换如此迅速，并且信号中的高频分量增加的可能性增大。

由于信号传送装置所生成的各种噪声、电阻而使得外部信号的幅度降低。高频信号比低频信号受噪声和电阻的影响更大。所接收信号之中的高频信号中的增益降低的现象引起了就像是在终端单元110处存在电阻电容器的高频截止滤波器的效果，这可通过等效电路表示为如图2图示的寄生电容C。

电感器112串联地连接到终端电阻器111，并执行补偿寄生电容C的功能。也就是说，向终端单元110提供了功能与电容器相反的电感器112，从而使能够将高频信号传送到信号处理单元120。应该考虑寄生电容C的量来决定电感器112的电感L。也就是说，为了补偿由于寄生电容器导致的寄生电容C，电感器112可具有可通过其实现阻抗匹配的电感L。此外，为了改进接收高频信号的特性，可以将基于寄生电容C和电感L的谐振频率选择为终端单元110所接收的信号的最大频率。也就是说，通过执行最低接收速率的频带的阻抗匹配，可改进接收高频信号的特性。

如上所述，根据这个示范实施例的信号接收电路100被提供为芯片，并且安装在芯片中的电感器112可串联连接到终端电阻器111。根据另一示范实施例，电感器可并联连接到终端电阻器111。然而，需要连接附加电阻器和本领域已知的其它元件。

信号处理单元120通过对所接收的信号进行处理来执行信号接收电路100的功能。

图3是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的信号接收电路的示意图。

根据这个示范实施例的信号接收电路200包括底板单元210、形成在底板单元210上的信号处理单元220、将信号传送到信号处理单元220的信号传送单元230、以及连接到信号处理单元220的寄生电容补偿单元240。

底板单元210具有诸如信号处理单元220之类的各种电路装置，并具有用于传送信号的信号传送单元230。底板单元210可实施为印刷电路板，并且可以是重叠了几个印刷电路层的分层结构。多层结构的底板单元210可包括与信号传送单元230接触的接地层(未图示)，并还可包括通过绝缘层并将接地层与信号传送单元230相连的连接布线(未图示)。

如果信号传送通过传导连接布线和信号传送单元230，则信号幅度可由于布线和信号传送单元230的内部电阻而降低。此外，可由于电流向绝缘层的泄漏而生成信号损耗。因此，具有信号传送单元230的底板单元210的结构问题引起了信号失真以及就像是将电容器连接到用以接收外部信号的信号处理单元220的终端电阻器(R2)221的效果。

根据这个示范实施例，信号传送单元230可包括在底板单元210上的由铜或其它传导材料形成的电路图案。此外，如果信号传送单元230具有能够传送信号的配置，则除电路图案之外它还可包括信号线或者线缆。

信号处理单元220是用以接收并处理由信号传送单元230传送的信号的装置，并可以是本领域中已知的芯片或其它实施例。信号处理单元220包括在接收信号的终端单元处的终端电阻器221、和由于在终端单元处形成如上所述的电容器导致的寄生电容C。

寄生电容补偿单元240形成在底板单元210上，并提供在信号传送单元230和信号处理单元220之间。寄生电容补偿单元240包括电感器241，用以补偿在信号处理单元220处存在的寄生电容C。由于电感器241物理上不容易与在被配置芯片的信号处理单元220中的终端电阻器221串联连接，所以电感器241与终端电阻器221并联连接。

图4A和图4B图示了根据这个示范实施例的电感器。电感器241形成为从预定中心部分241a螺旋延伸的布线图案241b。可通过调整布线图案的长度来控制电感L。如上所述，考虑寄生电容C来设置电感器241的电感L。通过多个印刷电路层210a和210b来形成电感器241，使得形成为从中心部分241a向外的一条线的布线图案241b可以将终端电阻器221与短路预防电阻器242相连。如图4B所图示的，根据这个示范实施例的底板单元210包括其间具有绝缘层的彼此重叠地形成的第一印刷电路层210a和第二印刷电路层210b。在第一印刷电路层210a中形成布线图案241b。电感器241包括在其中形成了布线图案241b的第一印刷电路层210a中形成的附加图案241c、以及在第二印刷电路层210b中形成的用以将附加图案241c与中心部分241a相连的连接图案241d。

也就是说，电感器241通过布线图案241b和附加图案241c的端子而分别与终端电阻器221和短路预防电阻器242相连。此外，在不同的印刷电路层210a和210b中形成的图案241b和241c通过连接图案241d而在其间进行电连接。在相同的第一印刷电路层210a中形成的彼此分开的布线图案241b和附加图案241c通过在第二印刷电路层210b中形成的连接图案241d来连接。这样的电感器241可以用诸如铜或本领域中已知的其它材料之类的材料来制造。电感器241的材料和形状不限于上面的描述，并可具有本领域中已知的各种构造。

寄生电容补偿单元240还包括串联地连接到电感器241的短路预防电阻器242。电感器241执行具有低频或持续直流分量的信号的截止，但是它使得高频信号通过。因此，可出现利用接地终端创建电感器241的短路而没有将所接收的信号传送到终端电阻器221的问题。为了避免这个问题，在电感器241和接地终端之间布置短路预防电阻器242以维持预定的电压。

根据这个示范实施例，终端电阻器221和短路预防电阻器242的每个电阻值是根据示范实施例的终端电阻器111的电阻值的两倍大。假设示范实施例的信号接收电路100和这个示范实施例的信号处理单元220是相同的芯片，则分别连接到信号接收电路100和信号处理单元220的终端电阻器111和221应该生成相同的参考电压。在这个示范实施例中，由于增加了短路预防电阻器242，所以由于并联连接到终端电阻器221的短路预防电阻器242引起的总电阻值应该与示范实施例的终端电阻器111的电阻值相同。因此，如果根据示范实施例的终端电阻器111的电阻值是100[Ω]，则根据这个示范实施例的终端电阻器221和短路预防电阻器242的电阻值分别应该为200[Ω]。

图5是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的信号接收电路的接收信号增益相对于频率的图。图中的X轴表示接收信号的频率，而Y轴表示接收信号增益。

没有噪声且没有电阻分量的理想信号接收电路具有用诸如第一条线I的直线表示的接收信号增益。接收信号增益例如将其大小保持为与从预定传送终端传送的大小相同。然而，由于包括信号传送单元230的底板单元210的结构特性，导致接收信号增益如第二条线II所图示随着频率增加而降低。如果如在这个示范实施例中图示的增加电感器241来补偿寄生电容C，则接收信号增益从第二条线II改变为第三条线III。如图5所图示的，根据第二条线II，存在其中接收信号增益没有降低的预定频率范围0～f₃。在第二条线II中图示的传统的可接收频率的最大频率是f₁。然而，如果采用电感器241，则最大可接收频率从f₁改变到f₂。也就是说，尽管可接收的最大频率的范围减少了，但是其中接收信号增益未降低的频率范围扩大了。如果信号接收电路200所接收的信号的频率范围低于f₃，则信号增益没有降低。也就是说，可通过调整电感器241的电感来将未降低增益的最大频率f₃设置为高于所接收的信号。

图6A到6D是图示了根据本总发明构思的另一示范实施例的寄生电容补偿单元的效果的图。图6A图示了当未包括电感器时的接收信号波形。图6B图示了与图6A对应的眼图。图6C图示了根据这个示范实施例的接收信号波形，而图6D图示了与图6C对应的眼图。眼图是以预定的单位长度划分信号波形以进行重叠的图，并且象眼睛形状之间的距离具有较小抖动的张开眼睛一样地成形的眼睛的更宽张开度(opening)对应于较好的信号特性。

如图6A所图示，在接收信号中高和低迅速改变的高频带的信号幅度被降低，并小于在其它频带部分中的幅度。另一方面，在图6C的信号波形中，可以看出高频带中的信号幅度没有被降低，而是大约与其它频带部分中的幅度相同。还可以看出，由于电感器241补偿了寄生电容C，所以高频信号在没有幅度失真的情况下被正常接收。

另外，比较图6B和图6D，图6D的眼睛张开度比图6B的眼睛张开度更宽，并且图6D中的抖动比图6B中更小。因此，可以看出，通过增加电感器241而改进了信号特性。

如上所述，根据本总发明构思，可提供一种信号接收电路，通过其预防了信号失真，尤其改进了高频信号的接收的特性。

尽管已经图示并描述了本总发明构思的各种实施例，但是本领域的技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求及其等效限定其范围的本总发明构思的原理和精神的情况下，在这些实施例中进行改变。

Claims (20)

1.一种用以传送高速信号的信号接收电路，包括：

信号处理单元，具有终端电阻器；

底板单元，具有用于将信号传送到信号处理单元的信号传送单元；以及

寄生电容补偿单元，其形成在底板单元上，并用于补偿在信号处理单元中存在的寄生电容。

2.根据权利要求1的信号接收电路，其中所述寄生电容补偿单元包括：

电感器，其与该终端电阻器并联连接。

3.根据权利要求2的信号接收电路，其中所述电感器包括：

布线图案，其沿螺旋方向从预定的中心部分延伸。

4.根据权利要求3的信号接收电路，其中该底板单元包括：

第一印刷电路层；

第二印刷电路层，其提供在该第一印刷电路层下面，并与该第一印刷电路层重叠；并且

在该第一印刷电路层中形成该布线图案。

5.根据权利要求4的信号接收电路，其中所述电感器包括：

附加图案，其形成在该第一印刷电路层中；以及

连接图案，其将所述中心部分与附加图案电连接，并且其形成在该第二印刷电路层中。

6.根据权利要求3的信号接收电路，其中所述电感器包括：

铜。

7.根据权利要求2的信号接收电路，其中：

所述电感器的电感是与寄生电容的大小对应地设置的。

8.根据权利要求7的信号接收电路，其中：

基于寄生电容和电感器的电感的谐振频率是从信号传送单元传送的信号的最大频率。

9.根据权利要求2的信号接收电路，其中所述寄生电容补偿单元还包括：

短路预防电阻器，其与该电感器串联连接。

10.根据权利要求1的信号接收电路，其中：

向该信号传送单元传送的信号的传送速度处于从1[Gbps]到10[Gbps]的范围中。

11.一种信号接收电路，包括：

终端单元，具有终端电阻器，并用以接收外部信号；以及

电感器，其连接到该终端电阻器，并用以补偿在该终端单元中存在的寄生电容。

12.根据权利要求11的信号接收电路，其中：

所述电感器与终端电阻器串联连接。

13.根据权利要求11的信号接收电路，其中：

所述电感器的电感是与寄生电容的大小对应地设置的。

14.根据权利要求11的信号接收电路，其中：

基于寄生电容和电感器的电感的谐振频率是从终端单元传送的信号的最大频率。

15.根据权利要求11的信号接收电路，其中：

由终端单元接收的信号的传送速度处于从1[Gbps]到10[Gbps]的范围中。

16.一种信号接收设备，包括：

信号处理单元，具有终端电阻器和寄生电容；

接收单元，用以接收外部信号并将该信号传送到该信号处理单元；以及

电感器，耦接到该终端电阻器，

其中该电感器的电感对应于该信号处理单元的寄生电容。

17.根据权利要求16的设备，其中所述电感器与终端电阻器串联耦接。

18.根据权利要求16的设备，其中所述电感器包括：

从预定的中心部分沿螺旋方向延伸的布线图案。

19.根据权利要求16的设备，还包括：

短路预防电阻器，串联地耦接到所述电感器。

20.一种电子通信设备，包括：

外壳；以及

布置在所述外壳中的信号接收设备，包括：

信号处理单元，具有终端电阻器和寄生电容；

接收单元，用以接收外部信号并将该信号传送到该信号处理单元；以及

电感器，耦接到该终端电阻器，

其中该电感器的电感对应于该信号处理单元的寄生电容。

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