CN101599780B - 使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，包括第一RC回路、第二RC回路、RL串接回路以及交叉耦合反相单元，第一RC回路包含第一电容、第一电阻以及第二电阻，第一电阻及第二电阻间具有第一节点而组成第一电阻串，第一电容与第一电阻串并联，RL串接回路包含电感、第五电阻以及第六电阻，电感的两端分别连接第五电阻以及第六电阻，RL串接回路的两端分别连接第一节点及第二节点；交叉耦合反相单元与RL串接回路并联，交叉耦合反相单元的两端分别连接第一节点及第二节点，以利用交叉耦合反相单元的负阻抗特性，获得良好的高频增益。

Description

使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器

技术领域

本发明为关于一种被动式均衡器，尤指一种由使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器。

背景技术

被动式的均衡器已广泛地使用于高速的序列通讯连结上，如高清晰度多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface，HDMI)等等，如图1a、图1b所示即为使用被动式均衡器的传输系统示意图。被动式均衡器11可设置于靠近传输端12的位置(如图1a所示)，亦可以设置于靠近接收端13的位置(如图1b所示)，即事先或事后作补偿皆可，端视需求而定，图2所示为已知的被动式均衡器电路图，是由被动元件(如电阻R、电感L及电容C等)所组成，图3所示则为已知的被动式均衡器的增益频率响应图，请参见图3，已知的被动式均衡器在高频的下的纵轴数值接近于-0.5db，即其增益值最大也仅是接近于1，代表其高频增益将受到限制，信号还原能力较差，此外，已知的被动式均衡器的被动元件数值不易作调整，亦使得其在运用上缺乏弹性，因此可知，已知的被动式均衡器存在有诸多缺点亟待改进。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种被动式均衡器，以便能使用负阻抗以提高增益。

依据本发明的一特色，所提出的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器是包括第一RC回路、第二RC回路、RL串接回路以及交叉耦合反相单元，第一RC回路包含第一电容、第一电阻以及第二电阻，第一电阻及第二电阻间具有第一节点而组成第一电阻串，第一电容与第一电阻串并联，第二RC回路包含第二电容、第三电阻以及第四电阻，第三电阻及第四电阻间具有第二节点而组成第二电阻串，第二电容与第二电阻串并联；RL串接回路包含电感、第五电阻以及第六电阻，电感的两端分别连接第五电阻以及第六电阻，RL串接回路的两端分别连接第一节点及第二节点；交叉耦合反相单元与RL串接回路并联，交叉耦合反相单元的两端分别连接第一节点及第二节点。

依据本发明的另一特色，所提出的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器是包括第一RC回路、第二RC回路、RL串接回路、第一交叉耦合反相单元以及第二交叉耦合反相单元，第一RC回路包含第一电容、第一电阻以及第二电阻，第一电阻及第二电阻间具有第一节点而组成第一电阻串，第一电容与第一电阻串并联，第一RC回路的两端分别作为差动输入端的正端与差动输出端的正端；第二RC回路包含第二电容、第三电阻以及第四电阻，第三电阻及第四电阻间具有第二节点而组成第二电阻串，第二电容与第二电阻串并联，第二RC回路的两端分别作为差动输入端的负端与差动输出端的负端；RL串接回路包含电感、第五电阻以及第六电阻，电感的两端分别连接第五电阻以及第六电阻，RL串接回路的两端分别连接第一节点及第二节点；第一交叉耦合反相单元的两端分别连接差动输入端的正端与差动输入端的负端；第二交叉耦合反相单元的两端分别连接差动输出端的正端与差动输出端的负端。

依据本发明的又一特色，所提出的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器是包括第一RC回路、第二RC回路、RL串接回路以及交叉耦合反相单元，第一RC回路包含第一电容以及第一电阻，第一电阻的两端分别为第一节点与第二节点，第一电容连接于第一节点与第二节点之间；第二RC回路包含第二电容以及第二电阻，第二电阻的两端分别为第三节点与第四节点，第二电容连接于第三节点与第四节点之间；RL串接回路包含电感、第三电阻以及第四电阻，电感的两端分别连接第三电阻以及第四电阻，RL串接回路的两端分别连接第一节点及第三节点；交叉耦合反相单元与RL串接回路并联，交叉耦合反相单元的两端分别连接第一节点及第三节点。

依据本发明的再一特色，所提出的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器是包括第一RC回路、第二RC回路、RL串接回路以及交叉耦合反相单元，第一RC回路包含第一电容以及第一电阻，第一电阻的两端分别为第一节点与第二节点，第一电容连接于第一节点与第二节点之间；第二RC回路包含第二电容以及第二电阻，第二电阻的两端分别为第三节点与第四节点，第二电容连接于第三节点与第四节点之间；RL串接回路包含电感、第三电阻以及第四电阻，电感的两端分别连接第三电阻以及第四电阻，RL串接回路的两端分别连接第一节点以及第三节点；交叉耦合反相单元两端分别连接第一RC回路及第二RC回路后再与RL串接回路并联，交叉耦合反相单元的两端分别连接第二节点及第四节点。

附图说明

下列本发明较佳实施例的附图与相关描述仅作为示范用。在不脱离本发明权利范围原则下，揭露的相关讨论、结构与方法的替代实施例皆可被视为可实行的替代方式，其中：

图1a、图1b为使用被动式均衡器的传输系统示意图。

图2为已知的被动式均衡器电路图。

图3为已知的被动式均衡器的增益频率响应图。

图4为根据本发明一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图。

图5为根据本发明另一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图。

图6为根据本发明又一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图。

图7为根据本发明再一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图。

图8a、图8b、图9a、图9b为本发明的被动式均衡器中交叉耦合反相单元电路图。

图10所示为本发明的被动式均衡器的增益频率响应图。

具体实施方式

图4为根据本发明一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图，该被动式均衡器包括：RC回路401、RC回路403、RL串接回路405、以及交叉耦合反相单元407。

前述RC回路401包含电容C1、电阻R1以及电阻R2，电阻R1以及电阻R2间具有节点N1而组成一电阻串R1-R2，电容C1与电阻串并联；RC回路403包含电容C2、电阻R3以及电阻R4，电阻R3以及电阻R4间具有节点N2而组成一电阻串R3-R4，电容C2与此电阻串R3-R4并联，RL串接回路405包含电感L1、电阻R5以及电阻R6，电感L1两端分别连接电阻R5以及电阻R6，RL串接回路405的两端分别连接节点N1及节点N2，交叉耦合反相单元407与RL串接回路405并联，交叉耦合反相单元407的两端分别连接节点N1及节点N2。交叉耦合反相单元407包含反相器4071、4073，反相器4071的输入端连接节点N1，反相器4071的输出端连接至节点N2，反相器4073的输入端连接至节点N2，反相器4073的输出端连接至节点N1。本实施例的被动式均衡器为应用于双向信号传输的均衡器，RC回路401与RC回路403的任一端都可作为输入端或输出端。

以上述实施例的被动式均衡器，于于低频下，被动式均衡器的电路增益为R5/(R1+R5)，故可由调整电阻值决定电路增益。而由于交叉耦合反相单元407具有负电阻的特性，其相当于一电压源的效果，因此于高频运作时可提供电流给电感、电容，而能有效提高高频增益，故本发明是以主动元件辅助被动元件，只需极小的电流消耗量，即能达到良好的工作表现。

图5为根据本发明另一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图，该被动式均衡器包括：RC回路501、RC回路503、RL串接回路505、交叉耦合反相单元507以及交叉耦合反相单元509，RC回路501包含电容C1、电阻R1以及电阻R2，电阻R1以及电阻R2间具有节点N1而组成一电阻串R1-R2，电容C1与电阻串R1-R2并联，RC回路501的两端分别作为一差动输入端的正端与一差动输出端的正端；RC回路503包含电容C2、电阻R3以及电阻R4，电阻R3以及电阻R4间具有节点N2而组成一电阻串R3-R4，电容C2与此电阻串R3-R4并联，RC回路503的两端分别作为一差动输入端的负端与一差动输出端的负端，RL串接回路505包含电感L1、电阻R5以及电阻R6，电感L1两端分别连接电阻R5以及电阻R6，RL串接回路505的两端分别连接节点N1及节点N2，交叉耦合反相单元507与RL串接回路405并联，交叉耦合反相单元507的两端分别连接差动输入端的正端与差动输入端的负端，交叉耦合反相单元509的两端分别连接差动输出端的正端与差动输出端的负端。交叉耦合反相单元507包含反相器5071、5073，反相器5071的输入端连接至差动输入端的正端，反相器5071的输出端连接至差动输入端的负端，反相器5073的输入端连接至差动输入端的负端，反相器5073的输出端连接至差动输入端的正端。交叉耦合反相单元509包含反相器5091、5093，反相器5091的输入端连接至差动输出端的正端，反相器5091的输出端连接至差动输出端的负端，反相器5093的输入端连接至差动输出端的负端，反相器5093的输出端连接至差动输出端的正端。

本实施例的被动式均衡器为应用于双向信号传输的双向式均衡器，RC回路501与RC回路503的任一端都可作为输入端或输出端。

以上述实施例的被动式均衡器，于于低频下，被动式均衡器的电路增益为R5/(R1+R5)，故可由调整电阻值决定电路增益。而由于交叉耦合反相单元507、509具有负电阻的特性，其相当于一电压源的效果，因此于高频运作时提供电流给电感、电容，能有效提高高频增益，故本发明是以主动元件辅助被动元件，只需极小的电流消耗量，即能达到良好的工作表现。

图6为根据本发明又一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图，该被动式均衡器包括：RC回路601、RC回路603、RL串接回路605、以及交叉耦合反相单元607。

前述RC回路601包含电容C1以及电阻R1，电阻R1的两端分别为节点N1与节点N2，电容C1连接于节点N1与节点N2之间；RC回路603包含电容C2以及电阻R2，电阻R2的两端分别为节点N3与节点N4，电容C2连接于节点N3与节点N4之间；RL串接回路605包含电感L1、电阻R3以及电阻R4，电感L1的两端分别连接电阻R3以及电阻R4，RL串接回路605的两端分别连接节点N1及节点N3；交叉耦合反相单元607两端分别连接第一RC回路及第二RC回路后再与RL串接回路605并联，交叉耦合反相单元607的两端分别连接节点N1及节点N3。交叉耦合反相单元607包含反相器6071、6073，反相器6071的输入端连接至节点N1，反相器6071的输出端连接至节点N3，反相器6073的输入端连接至节点N3，反相器6073的输出端连接至节点N1。节点N1连接至差动输出端的正端，节点N2连接至差动输入端的正端，节点N3连接至差动输出端的负端，节点N4连接至差动输入端的负端。本实施例的被动式均衡器为单向式均衡器，应用于单向信号传输的环境，如HDMI/DisplayPort等等。

以上述实施例的被动式均衡器，于于低频下，被动式均衡器的电路增益为R3/(R1+R3)，故因此可由调整电阻值决定电路增益。而由于交叉耦合反相单元607具有负电阻的特性，相当于一电压源的效果，因此于高频运作时提供电流给电感、电容，能有效提高高频增益，故本发明是以主动元件辅助被动元件，只需极小的电流消耗量，即能达到良好的工作表现。

图7为根据本发明再一实施例的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器电路图，该被动式均衡器包括：RC回路701、RC回路703、RL串接回路705、以及交叉耦合反相单元707。

前述RC回路701包含电容C1以及电阻R1，电阻R1的两端分别为节点N1与节点N2，电容C1连接于节点N1与节点N2之间；RC回路703包含电容C2以及电阻R2，电阻R2的两端分别为节点N3与节点N4，电容C2连接于节点N3与节点N4之间；RL串接回路705包含电感L1、电阻R3以及电阻R4，电感L1的两端分别连接电阻R3以及电阻R4，RL串接回路705的两端分别连接节点N1及节点N3；交叉耦合反相单元707与RL串接回路705并联，交叉耦合反相单元707的两端分别连接节点N2及节点N4。交叉耦合反相单元707包含反相器7071、7073，反相器7071的输入端连接至节点N2，反相器6071的输出端连接至节点N4，反相器7073的输入端连接至节点N4，反相器7073的输出端连接至节点N2。节点N1连接至差动输出端的正端，节点N2连接至差动输入端的正端，节点N3连接至差动输出端的负端，节点N4连接至差动输入端的负端。本实施例的被动式均衡器为应用于单向信号传输的单向式均衡器，如HDMI/DisplayPort等等。

以上述实施例的被动式均衡器，于低频下，被动式均衡器的电路增益为R3/(R1+R3)，因此可藉由调整电阻值决定电路增益。而由于交叉耦合反相单元705、707具有负电阻的特性，相当于一电压源的效果，因此于高频运作时提供电流给电感、电容，能有效提高高频增益，故本发明是以主动元件辅助被动元件，只需极小的电流消耗量，即能达到良好的工作表现。

图8a、图8b、图9a、图9b为本发明的被动式均衡器中交叉耦合反相单元电路图，请参见图8a，本发明的被动式均衡器中交叉耦合反相单元可为两反相器的组合，或是差动放大器(请参见图9a)，也可以是以源极衰退(source-degeneration topology)方式加以实现(请参见图8b、9b)。

图10所示为本发明的被动式均衡器的增益频率响应图，请参见图10，其中图4的被动式均衡器的增益频率响应以实线表示，图5的被动式均衡器的增益频率响应以虚线表示，请同时参见图3(已知)与图10(本发明)，已知的被动式均衡器在高频的下的纵轴数值接近于-0.5db，然而本发明的被动式均衡器在高频(2GHz)的增益约为2.5db，由于2.5db的增益值远优于-0.5db，因此，相较于已知技术，本发明的被动式均衡器在高频增益上有大幅的改善。

综上所述，本发明的被动式均衡器可于耗电量极小的条件下，利用交叉耦合反相单元的负阻抗特性，于高频增益上获得大幅度的改善。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1.一种使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，包括：

一第一RC回路，包含一第一电容、一第一电阻以及一第二电阻，该第一电阻及该第二电阻间具有一第一节点而组成一第一电阻串，该第一电容与该第一电阻串并联；

一第二RC回路，包含一第二电容、一第三电阻以及一第四电阻，该第三电阻及该第四电阻间具有一第二节点而组成一第二电阻串，该第二电容与该第二电阻串并联；

一RL串接回路，包含一电感、一第五电阻以及一第六电阻，该电感的两端分别连接该第五电阻以及该第六电阻，该RL串接回路的两端分别连接该第一节点及该第二节点；以及

一交叉耦合反相单元，该交叉耦合反相单元与该RL串接回路并联，该交叉耦合反相单元的两端分别连接该第一节点及该第二节点。

2.如权利要求1所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该交叉耦合反相单元包含一第一反相器以及一第二反相器。

3.如权利要求2所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第一反相器的输入端连接至该第一节点，该第一反相器的输出端连接至该第二节点，该第二反相器的输入端连接至该第二节点，该第二反相器的输出端连接至该第一节点。

4.一种使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，包括：

一第一RC回路，包含一第一电容、一第一电阻以及一第二电阻，该第一电阻及该第二电阻间具有一第一节点而组成一第一电阻串，该第一电容与该第一电阻串并联，该第一RC回路的两端分别作为一差动输入端的正端与一差动输出端的正端；

一第二RC回路，包含一第二电容、一第三电阻以及一第四电阻，该第三电阻及该第四电阻间具有一第二节点而组成一第二电阻串，该第二电容与该第二电阻串并联，该第二RC回路的两端分别作为一差动输入端的负端与一差动输出端的负端；

一RL串接回路，包含一电感、一第五电阻以及一第六电阻，该电感的两端分别连接该第五电阻以及该第六电阻，该RL串接回路的两端分别连接该第一节点及该第二节点；

一第一交叉耦合反相单元，该第一交叉耦合反相单元的两端分别连接该差动输入端的正端与该差动输入端的负端；以及

一第二交叉耦合反相单元，该第二交叉耦合反相单元的两端分别连接该差动输出端的正端与该差动输出端的负端。

5.如权利要求4所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第一交叉耦合反相单元包含一第一反相器以及一第二反相器。

6.如权利要求5所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第一反相器的输入端连接至该差动输入端的正端，该第一反相器的输出端连接至该差动输入端的负端，该第二反相器的输入端连接至该差动输入端的负端，该第二反相器的输出端连接至该差动输入端的正端。

7.如权利要求4所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第二交叉耦合反相单元包含一第三反相器以及一第四反相器。

8.如权利要求7所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第三反相器的输入端连接至该差动输出端的正端，该第三反相器的输出端连接至该差动输出端的负端，该第四反相器的输入端连接至该差动输出端的负端，该第四反相器的输出端连接至该差动输出端的正端。

9.一种使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，包括：

一第一RC回路，包含一第一电容以及一第一电阻，该第一电阻的两端分别为一第一节点与一第二节点，该第一电容连接于该第一节点与该第二节点之间；

一第二RC回路，包含一第二电容以及一第二电阻，该第二电阻的两端分别为一第三节点与一第四节点，该第二电容连接于该第三节点与该第四节点之间；

一RL串接回路，包含一电感、一第三电阻以及一第四电阻，该电感的两端分别连接该第三电阻以及该第四电阻，该RL串接回路的两端分别连接该第一节点及该第三节点；以及

一交叉耦合反相单元，该交叉耦合反相单元与该RL串接回路并联，该交叉耦合反相单元的两端分别连接该第一节点及该第三节点。

10.如权利要求9所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该交叉耦合反相单元包含一第一反相器以及一第二反相器。

11.如权利要求10所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第一反相器的输入端连接至该第一节点，该第一反相器的输出端连接至该第三节点，该第二反相器的输入端连接至该第三节点，该第二反相器的输出端连接至该第一节点。

12.一种使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，包括：

一第一RC回路，包含一第一电容以及一第一电阻，该第一电阻的两端分别为一第一节点与一第二节点，该第一电容连接于该第一节点与该第二节点之间；

一第二RC回路，包含一第二电容以及一第二电阻，该第二电阻的两端分别为一第三节点与一第四节点，该第二电容连接于该第三节点与该第四节点之间；

一RL串接回路，包含一电感、一第三电阻以及一第四电阻，该电感的两端分别连接该第三电阻以及该第四电阻，该RL串接回路的两端分别连接该第一节点以及该第三节点；以及

一交叉耦合反相单元，该交叉耦合反相单元两端分别连接第一RC回路及第二RC回路后再与该RL串接回路并联，该交叉耦合反相单元的两端分别连接该第二节点及该第四节点。

13.如权利要求12所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该交叉耦合反相单元包含一第一反相器以及一第二反相器。

14.如权利要求13所述的使用负阻抗以提高增益的被动式均衡器，其特征在于，其中，该第一反相器的输入端连接至该第二节点，该第一反相器的输出端连接至该第四节点，该第二反相器的输入端连接至该第四节点，该第二反相器的输出端连接至该第二节点。

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