CN101610071B - 前置放大器及其中校准偏移电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及前置放大器及其中校准偏移电压的方法。其中该前置放大器，包含多个串联的放大电路，且串联的放大电路的至少其中之一包含差动对开关电路、比较器以及多个电流源。差动对开关电路具有差动输入端以及差动输出端。比较器用以比较差动输出端的电压，以输出比较信号。电流源根据比较信号各别且选择性地耦接于差动输出端其中之一，以调整差动输出端的电压。此外，一种前置放大器中校准偏移电压的方法也在此披露。

Description

前置放大器及其中校准偏移电压的方法

技术领域

本发明涉及一种接收器中之放大电路，且特别是涉及一种接收器中的前置放大器及其中校准偏移电压的方法。

背景技术

对于一般接收器中的前置放大器而言，其通常由数级串联的放大电路所组成，藉以将输入信号依序放大。具体地来说，通常先将小信号的差动信号输入至前置放大器中，然后依序通过其中串联的放大电路将其放大，进而成为大信号的差动信号，以供后续电路来使用。

然而，在前置放大器中，每一级的放大电路都具有或多或少的偏移电压于其中，使得放大电路所输出而放大的差动信号间会有不同的共同电压电平。如此一来，由前置放大器所输出而放大的差动信号便可能具有工作周期(duty cycle)失真的问题，而且使用此前置放大器的接收器其偏差容忍度(skew tolerance)也可能因此减低。

发明内容

本发明的目的是在提供一种前置放大器及其中校准偏移电压的方法，藉以改善放大之后输出的差动信号。

依照本发明一实施例，提出一种前置放大器。此前置放大器包含多个串联的放大电路，且串联的放大电路的至少其中之一包含一差动对开关电路、一比较器以及多个电流源。差动对开关电路具有一对差动输入端以及一对差动输出端。比较器用以比较差动输出端的电压，以输出一比较信号。电流源根据比较信号各别且选择性地耦接于差动输出端其中之一，以调整差动输出端的电压。

依照本发明另一实施例，提出一种在前置放大器中校准偏移电压的方法。此方法包含：将在前置放大器中多个串联的放大电路的至少一者中一差动对开关电路的一对差动输出端的电压相互比较，以输出一比较信号；以及根据比较信号将多个电流源各别且选择性地耦接于差动输出端其中之一，以调整差动输出端的电压。

根据本发明的技术内容，应用前述前置放大器及其中校准偏移电压的方法可去除其中的偏移电压，使得前置放大器所输出的放大后的差动信号间具有相同的共同电压电平，而且工作周期失真以及接收器的偏差容忍度减低的问题也得以解决。

附图说明

图1示出了依照本发明实施例的一种前置放大器的示意图。

图2依照本发明实施例示出了一种如图1所示的放大电路中主要电路的示意图。

图3和图4示出了依照本发明实施例的一种在前置放大器中校准偏移电压的方法的流程图。

附图符号说明

100：前置放大器

102：放大电路

200：差动对开关电路

202：比较器

204：反相器

210：第一部分电流源

212：第二部分电流源

300～318：步骤

具体实施方式

图1示出了依照本发明实施例的一种前置放大器的示意图。前置放大器100包括数级(如：N级)串联的放大电路102，其中每一放大电路102均可为一电流模式逻辑(current mode logic，CML)电路。小差动信号VIP和VIN输入至第1级的放大电路102中，且依序由串联的放大电路102进行放大。接着，放大过后的差动信号VOP和VON再由第N级的放大电路102输出。

图2依照本发明实施例示出了一种如图1所示的放大电路中主要电路的示意图。在此值得注意的是，在图1所示的放大电路102中，至少其中的一者可包括如图2所示的电路。在一实施例中，如图2所示的电路包括在第1级的放大电路102中，藉以校准其中的偏移电压。

放大电路102包括一差动对开关电路200(包括晶体管Q1、Q2、Q3和电阻R1、R2)、一比较器202、数个电流源CS、一第一开关P1、一第二开关P2以及一反相器204。差动对开关电路200具有一对差动输入端(即VI1和VI2)以及一对差动输出端(即N1和N2)。第一开关P1耦接于差动输出端N1和N2之间，并于开启时将差动输出端N1和N2短路。第二开关P2耦接于差动输入端VI1和VI2之间，并于开启时将差动输入端VI1和VI2短路。比较器202用以比较差动输出端N1和N2的电位，并因此输出一比较信号CMP_OUT。反相器204则是用以接收比较信号CMP_OUT，以输出一反相信号IS。

上述电流源CS区分为第一部分210以及第二部分212，其中各部分可包括相同数目的电流源CS。此外，所有电流源CS可依据实际的情况设计成均相同、部分相同或甚至互不相同的电流源。以下为了方便说明起见，假设所有电流源均相同。对于第一部分210的电流源CS而言，在一启始状态下可将所述电流源CS作设定，使其具有一半数目的电流源CS开启而耦接于差动输出端N1，而另外一半数目的电流源CS则关闭。同样地，对于第二部分212的电流源CS而言，在一启始状态下也可将所述电流源CS作设定，使其具有一半数目的电流源CS开启而耦接于差动输出端N2，而另外一半数目的电流源CS则关闭。其中，在一启始状态下，耦接于差动输出端N1的电流源CS数目，还可与耦接于差动输出端N2的电流源CS数目相同。

上述电流源CS根据比较信号CMP_OUT各别且选择性地耦接于差动输出端N1和N2其中之一。亦即，第一部分210的电流源CS根据比较信号CMP_OUT各别且选择性地耦接于差动输出端N1，藉以调整差动输出端N1的电压，而第二部分212的电流源CS则是根据比较信号CMP_OUT各别且选择性地耦接于差动输出端N2，藉以调整差动输出端N2的电压。然而，当第二部分212的电流源CS其中数者根据反相信号IS(由比较信号CMP_OUT转换而得)与差动输出端N2断路时，则第一部分210的电流源CS其中相同数者可根据比较信号CMP_OUT耦接于差动输出端N1；或者，当第二部分212的电流源CS其中数者根据反相信号IS(由比较信号CMP_OUT转换而得)耦接于差动输出端N2时，则第一部分210的电流源CS其中相同数者可根据比较信号CMP_OUT与差动输出端N1断路。

以下将以一实施例来说明前置放大器中偏移电压校准的操作情形。首先，若第一开关P1开启而使得差动输出端N1和N2短路，则比较器202会根据比较器202中本身所存在的自偏移(self-offset)电压输出比较信号CMP_OUT。此时，第一部分210中相对应数目的电流源CS会根据比较信号CMP_OUT，各别且选择性地耦接于差动输出端N1，且第二部分212中相同数目的电流源CS会根据反相信号IS，各别且选择性地与差动输出端N2断路，藉以调整差动输出端N1和N2的电压，并因而校准比较器202中本身所存在的自偏移电压。

接着，若第一开关P1关闭而第二开关P2开启，使得差动输入端VI1和VI2短路，则比较器202会根据差动输出端N1和N2之间的偏移(offset)电压输出比较信号CMP_OUT。此时，第一部分210中相对应数目的电流源CS会再次根据比较信号CMP_OUT，各别且选择性地耦接于差动输出端N1，且第二部分212中相同数目的电流源CS会再次根据反相信号IS，各别且选择性地与差动输出端N2断路，藉以再次调整差动输出端N1和N2的电压，并因而校准差动输出端N1和N2之间的偏移电压。

之后，当第一开关P1和第二开关P2均关闭时，则差动信号再分别由差动输入端VI1和VI2输入。此时，由于差动输出端N1和N2的电位已由上述的步骤进行校准，因此自差动输出端N1和N2输出而放大的差动信号之间，便不再具有偏移电压差。

图3和图4示出了依照本发明实施例的一种在前置放大器中校准偏移电压的方法的流程图。请同时参考图2、3和4。首先，将差动输出端N1和N2短路(步骤300)。接着，通过比较器202将差动输出端N1和N2的电位相互比较(步骤302)。之后，根据比较器202中本身所存在的自偏移电压输出比较信号CMP_OUT(步骤304)。

然后，根据比较信号CMP_OUT，将电流源CS各别且选择性地耦接于差动输出端N1和N2其中之一(步骤306)，藉以调整差动输出端N1和N2的电压。亦即，第一部分210的电流源CS根据比较信号CMP_OUT，各别且选择性地耦接于差动输出端N1，以调整差动输出端N1的电压，而第二部分212的电流源CS则是根据反相信号IS(通过转换比较信号CMP_OUT而得)，各别且选择性地耦接于差动输出端N2，以调整差动输出端N2的电压。在此值得注意的是，当第二部分212的电流源CS其中数者根据反相信号IS与差动输出端N2断路时，第一部分210的电流源CS其中相同数者可根据比较信号CMP_OUT耦接于差动输出端N1；或者，当第二部分212的电流源CS其中数者根据反相信号IS耦接于差动输出端N2时，第一部分210的电流源CS其中相同数者可根据比较信号CMP_OUT与差动输出端N1断路。其中，在一启始状态下，还可将多个电流源CS耦接于差动输出端N1，并将相同多个电流源CS耦接于差动输出端N2。之后，再通过上述将电流源CS各别且选择性地耦接于差动输出端N1和N2其中之一，对比较器202中本身所存在的自偏移电压进行校准(步骤308)。

再者，将差动输入端VI1和VI2短路(步骤310)。接着，通过比较器202将差动输出端N1和N2的电位相互比较(步骤312)。之后，根据差动输出端N1和N2之间的偏移电压输出比较信号CMP_OUT(步骤314)。然后，再次根据比较信号CMP_OUT，将电流源CS各别且选择性地耦接于差动输出端N1和N2其中之一(步骤316)，藉以再次调整差动输出端N1和N2的电位。接着，通过上述将电流源CS各别且选择性地耦接于差动输出端N1和N2其中之一，对差动输出端N1和N2之间的偏移电压进行校准(步骤318)。如此一来，自差动输出端N1和N2输出而放大后的差动信号之间，便不再具有偏移电压差。

由上述本发明的实施例可知，应用前述前置放大器及其中校准偏移电压的方法，可去除其中的偏移电压，使得前置放大器所输出的放大后的差动信号间，具有相同的共同电压电平。此外，应用前述前置放大器及其中校准偏移电压的方法的接收器，其中根据放大后的差动信号而决定的工作周期(duty cycle)不会有失真的问题，且接收器也可保持良好的偏差容忍度(skewtolerance)。

虽然本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与修饰，因此本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (19)

1.一种前置放大器，包含：

多个串联的放大电路，所述串联的放大电路的至少其中之一包含：

一差动对开关电路，具有一对差动输入端以及一对差动输出端；

一比较器，用以比较该对差动输出端的电压，以输出一比较信号；以及

多个电流源，根据该比较信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以调整该对差动输出端的电压。

2.如权利要求1所述的前置放大器，还包含：

一反相器，用以接收该比较信号，以输出一反相信号。

3.如权利要求2所述的前置放大器，其中当所述电流源其中数者根据该反相信号与该对差动输出端其中一者断路时，所述电流源其中相同数者根据该比较信号耦接于该对差动输出端其中另一者。

4.如权利要求2所述的前置放大器，其中当所述电流源其中数者根据该反相信号耦接于该对差动输出端其中一者时，所述电流源其中相同数者根据该比较信号与该对差动输出端其中另一者断路。

5.如权利要求1所述的前置放大器，还包含：

一第一开关，耦接于该对差动输出端之间，并于开启时将该对差动输出端短路。

6.如权利要求5所述的前置放大器，其中当该对差动输出端短路时，该比较器根据该比较器中的一自偏移电压输出该比较信号。

7.如权利要求6所述的前置放大器，其中所述电流源根据该比较信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以校准该比较器中的该自偏移电压。

8.如权利要求1所述的前置放大器，还包含：

一第二开关，耦接于该对差动输入端之间，并于开启时将该对差动输入端短路。

9.如权利要求8所述的前置放大器，其中当该对差动输入端短路时，该比较器根据该对差动输出端间的一偏移电压输出该比较信号。

10.如权利要求9所述的前置放大器，其中所述电流源根据该比较信号各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以校准该对差动输出端间的该偏移电压。

11.如权利要求1所述的前置放大器，其中所述电流源中耦接于该对差动输出端其中一者的数目在一启始状态下与所述电流源中耦接于该对差动输出端其中另一者的数目相同。

12.如权利要求1所述的前置放大器，其中每一所述放大电路为一电流模式逻辑电路。

13.一种在前置放大器中校准偏移电压之方法，包含：

将在该前置放大器中多个串联的放大电路的至少一者中一差动对开关电路的一对差动输出端的电压相互比较，以输出一比较信号；以及

根据该比较信号将多个电流源各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，以调整该对差动输出端的电压。

14.如权利要求13所述的方法，还包含：

将该比较信号反相以输出一反相信号；以及

根据该反相信号将所述电流源其中数者与该对差动输出端其中一者断路时，根据该比较信号将所述电流源其中相同数者耦接于该对差动输出端其中另一者。

15.如权利要求13所述的方法，还包含：

将该比较信号反相以输出一反相信号；以及

根据该反相信号将所述电流源其中数者耦接于该对差动输出端其中一者时，根据该比较信号将所述电流源其中相同数者与该对差动输出端其中另一者断路。

16.如权利要求13所述的方法，其中将该对差动输出端的电压相互比较的步骤通过一比较器执行。

17.如权利要求16所述的方法，还包含：

将该对差动输出端短路；

根据该比较器中的一自偏移电压输出该比较信号；以及

通过将所述电流源各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，校准该比较器中的该自偏移电压。

18.如权利要求13所述的方法，还包含：

将该差动对开关电路的一对差动输入端短路；

根据该对差动输出端间的一偏移电压输出该比较信号；以及

通过将所述电流源各别且选择性地耦接于该对差动输出端其中之一，校准该对差动输出端间的该偏移电压。

19.如权利要求13所述的方法，还包含：

在一启始状态下将所述电流源中数者耦接于该对差动输出端其中一者，且将所述电流源中相同数者耦接于该对差动输出端其中另一者。

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