CN102394584B - 前置均衡放大电路及系统 - Google Patents
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Abstract
一种前置均衡放大电路，包括一均衡控制模块、一输出模块、一极点调节模块及一数字控制模块，所述均衡控制模块包括一负载子模块、一输入子模块、一源端负反馈子模块及一电流源子模块，所述负载子模块包括一第一电阻及一第二电阻，所述输入子模块包括一第一输入端、一第一开关元件、一第二输入端及一第二开关元件，所述源端负反馈子模块包括一第三电阻及一第一可调电容，所述电流源子模块包括一第一电流源及一第二电流源，所述输出模块包括一第一输出端及一第二输出端，所述极点调节模块包括一第二可调电容及一第三可调电容。本发明还提供一种前置均衡放大系统。本发明保证了均衡电路调节信号的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种放大电路及系统，尤指一种结构简单、性能较高的前置均衡放大电路及系统。
背景技术
前置均衡放大电路广泛应用于集成电路与系统中，特别是高速信道接收端，用于补偿高速信号传输中在传输介质上的频谱分量损失。
在现有的前置均衡放大电路的结构中，均衡增益增加的同时，其零点会向原点移动，由于主极点是随着零点的变化而变化的，而次级点是保持不变的，因此均衡放大电路的最高增益频点会向原点移动，使得在较大增益频率点与较小增益频率点出现较大的误差，从而影响均衡电路的效果。
请参阅图1与图2，图1为现有的均衡放大电路的输入信号与输出信号的波形对比图，图2为现有的均衡放大电路的幅频特性图。当输入信号为经过短线介质后的传输信号时，所需均衡电路的增益较小，当输入信号为经过长线介质后的传输信号时，所需均衡电路的增益较大。从图2可以看出，现有的均衡放大电路的最高增益频点在向原点移动，使得在较大增益频率点与较小增益频率出现较大的误差，因此由图1和图2可以看出，当均衡电路的增益较小时，输出信号失真较小；当均衡电路的增益较大时，输出信号失真较大，从而影响了输出信号的传输质量及均衡电路调节信号的性能。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单、性能较高的前置均衡放大电路及系统。
一种前置均衡放大电路，所述前置均衡放大电路包括一均衡控制模块、一与所述均衡控制模块相连的输出模块、一连接于所述均衡控制模块与所述输出模块之间的极点调节模块及一连接于所述均衡控制模块与所述极点调节模块之间的数字控制模块，所述均衡控制模块包括一负载子模块、一与所述负载子模块相连的输入子模块、一与所述输入子模块相连的源端负反馈子模块及一与所述源端负反馈子模块相连的电流源子模块，所述负载子模块包括一第一电阻及一第二电阻，所述输入子模块包括一第一输入端、一与所述第一输入端及所述第一电阻相连的第一开关元件、一第二输入端及一与所述第二输入端及所述第二电阻相连的第二开关元件，所述源端负反馈子模块包括一连接于所述第一开关元件与所述第二开关元件之间的第三电阻及一与所述第三电阻并联连接的第一可调电容，所述电流源子模块包括一与所述第一开关元件相连的第一电流源及一与所述第二开关元件相连的第二电流源，所述输出模块包括一第一输出端及一第二输出端，所述极点调节模块包括一与所述第一输出端相连的第二可调电容及一与所述第二输出端相连的第三可调电容。
一种前置均衡放大系统，所述前置均衡放大系统包括一均衡控制模块、一与所述均衡控制模块相连用于输出一对经过所述前置均衡放大系统调节后的差分信号的输出模块、一连接于所述均衡控制模块与所述输出模块之间用于确定所述前置均衡放大系统的次级点的极点调节模块及一连接于所述均衡控制模块与所述极点调节模块之间的数字控制模块，所述均衡控制模块包括一用于给所述前置均衡放大系统提供需要负载的负载子模块、一与所述负载子模块相连用于输入一对差分信号的输入子模块、一与所述输入子模块相连用于确定所述前置均衡放大系统的零点的源端负反馈子模块及一与所述源端负反馈子模块相连用于给所述前置均衡放大系统提供正常工作所需要的工作电流的电流源子模块，所述数字控制模块通过编码的方式同时对所述源端负反馈子模块与所述极点调节模块进行控制，所述前置均衡放大系统的次级点的变化抵消由零点造成的主极点的变化。
相对现有技术，本发明前置均衡放大电路及系统结构简单，保证了输出信号的传输质量，消除了在较大增益频率点与较小增益频率点之间的误差，保证了均衡电路调节信号的性能。
附图说明
图1为现有技术中均衡放大电路的输入信号与输出信号的波形对比图。
图2为现有技术中均衡放大电路的幅频特性图。
图3为本发明前置均衡放大系统较佳实施方式的系统架构图。
图4为本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的电路图。
图5为本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的输入信号与输出信号的波形对比图。
图6为本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的幅频特性图。
具体实施方式
请参阅图3，本发明前置均衡放大系统较佳实施方式包括一均衡控制模块、一与该均衡控制模块相连的输出模块、一连接于该均衡控制模块与该输出模块之间的极点调节模块及一连接于该均衡控制模块与该极点调节模块之间的数字控制模块。其中，该均衡控制模块包括一负载子模块、一与该负载子模块相连的输入子模块、一与该输入子模块相连的源端负反馈子模块及一与该源端负反馈子模块相连的电流源子模块。
该负载子模块用于给该前置均衡放大系统提供需要的负载；该输入子模块用于输入一对差分信号；该源端负反馈子模块用于确定该前置均衡放大系统的零点z1，该前置均衡放大系统的主极点p1是随着零点z1的变化而变化的；该电流源子模块用于给该前置均衡放大系统提供正常工作所需要的工作电流；该输出模块用于输出一对经过该前置均衡放大系统调节后的差分信号；该极点调节模块用于确定该前置均衡放大系统的次级点p2；该数字控制模块通过编码的方式同时对该源端负反馈子模块与该极点调节模块进行控制，使得次级点p2的变化可以抵消由零点z1造成的主极点p1的变化，从而消除较大增益频率点与较小增益点频率之间的误差。
请同时参阅图4，图4为本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的具体电路图。其中，该负载子模块包括一第一电阻R1及一第二电阻R2；该输入子模块包括一第一输入端INN、一与该第一输入端INN相连的第一开关元件、一第二输入端INP及一与该第二输入端INP相连的第二开关元件；该源端负反馈子模块包括一第三电阻R3及一第一可调电容C1；该电流源子模块包括一第一电流源I1及一第二电流源I2；该输出模块包括一第一输出端OUTN及一第二输出端OUTP；该极点调节模块包括一第二可调电容C2及一第三可调电容C3；该数字控制模块为一编码控制器CODE。在本实施方式中，该第一开关元件为一第一场效应管M1，该第二开关元件为一第二场效应管M2。在其他实施方式中，该第一开关元件与该第二开关元件可以为具有相同功能的其他开关元件或开关电路，例如，开关元件可以由三极管来代替。
本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的具体电路连接关系如下：该第一输入端INN与该第一场效应管M1的栅极相连，该第一场效应管M1的漏极、该第一电阻R1的一端及该第三可调电容C3的一端共同连接该第二输出端OUTP，该第一场效应管M1的源级与该第三电阻R3的一端、该第一可调电容C1的一端及该第一电流源I1的一端相连。该第二输入端INP与该第二场效应管M2的栅极相连，该第二场效应管M2的漏极、该第二电阻R2的一端及该第二可调电容C2的一端共同连接该第一输出端OUTN，该第二场效应管M2的源级与该第三电阻R3的另一端、该第一可调电容C1的另一端及该第二电流源I2的一端相连。该第一电阻R1的另一端与该第二电阻R2的另一端共同连接一电源端VDD。该第一电流源I1的另一端、该第二电流源I2的另一端、该第二可调电容C2的另一端及该第三可调电容C3的另一端共同连接一接地端VDD。该编码控制器CODE的一端与该第一可调电容C1的控制端相连，该编码控制器CODE的另一端与该第二可调电容C2的控制端及该第三可调电容C3的控制端相连。
本发明前置均衡放大电路较佳实施方式的工作原理如下：该第一输入端INN与该第二输入端INP共同接收一对经过传输线介质后输入的差分信号，根据该前置均衡放大电路的电路结构，由该源端负反馈子模块中的第三电阻R3与第一可调电容C1共同作用，可以确定该前置均衡放大电路中传输函数的零点z1；该前置均衡放大电路中传输函数的主极点p1随着零点z1的变化而变化，并由零点z1、该负载子模块中的第一电阻R1及该源端负反馈子模块中的第三电阻R3共同确定；该极点调节模块中的第二可调电容C2与第三可调电容C3以及该负载子模块中的第一电阻R1与第二电阻R2共同作用可以确定该前置均衡放大电路中传输函数的次级点p2。
因此可以得到零点z1、主极点p1与次级点p2分别为：
其中，gm代表场效应管的跨导。由于主极点p1是随着零点z1的变化而做线性变化的，该前置均衡放大电路的增益调节主要依靠调节零点z1而发生变化，在本发明中，该数字控制模块通过编码的方式同时对该源端负反馈子模块与该极点调节模块进行控制，即可同时控制零点z1与次级点p2的变化，使得次级点p2的变化可以抵消由零点z1造成的主极点p1的变化，从而消除较大增益频率点与较小增益点频率之间的误差。
该前置均衡放大电路根据得到的零点z1、主极点p1与次级点p2对输入的差分信号进行调节后，通过该第一输出端OUTN与该第二输出端OUTP输出调节后的一对差分信号。
请继续参阅图5，图5为本发明前置均衡放大电路及系统的输入信号与输出信号的波形对比图，从图5可以看出，当输入信号为经过短线介质后的传输信号时，所需均衡电路的增益较小，当输入信号为经过长线介质后的传输信号时，所需均衡电路的增益较大；请同时参阅图6，图6为本发明前置均衡放大电路及系统的幅频特性图，从图6中可以看出，本发明前置均衡放大电路及系统的最高增益频点是保持不变的，从而消除了在较大增益频率点与较小增益频率点之间的误差，当均衡电路的增益较小时，输出信号失真较小；当均衡电路的增益较大时，输出信号失真依然很小，保证了输出信号的传输质量及均衡电路调节信号的性能。
本发明前置均衡放大电路及系统结构简单，保证了输出信号的传输质量，消除了在较大增益频率点与较小增益频率点之间的误差，保证了均衡电路调节信号的性能。
Claims (8)
1.一种前置均衡放大电路，其特征在于：所述前置均衡放大电路包括一均衡控制模块、一与所述均衡控制模块相连的输出模块、一连接于所述均衡控制模块与所述输出模块之间的极点调节模块及一连接于所述均衡控制模块与所述极点调节模块之间的数字控制模块，所述均衡控制模块包括一负载子模块、一与所述负载子模块相连的输入子模块、一与所述输入子模块相连的源端负反馈子模块及一与所述源端负反馈子模块相连的电流源子模块，所述负载子模块包括一第一电阻及一第二电阻，所述输入子模块包括一第一输入端、一与所述第一输入端及所述第一电阻相连的第一开关元件、一第二输入端及一与所述第二输入端及所述第二电阻相连的第二开关元件，所述源端负反馈子模块包括一连接于所述第一开关元件与所述第二开关元件之间的第三电阻及一与所述第三电阻并联连接的第一可调电容，所述电流源子模块包括一与所述第一开关元件相连的第一电流源及一与所述第二开关元件相连的第二电流源，所述输出模块包括一第一输出端及一第二输出端，所述极点调节模块包括一与所述第一输出端相连的第二可调电容及一与所述第二输出端相连的第三可调电容。
2.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述第一开关元件为一第一场效应管，所述第二开关元件为一第二场效应管，所述第一输入端与所述第一场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极、所述第一电阻的一端及所述第三可调电容的一端共同连接所述第二输出端，所述第一场效应管的源级与所述第三电阻的一端、所述第一可调电容的一端及所述第一电流源的一端相连。
3.如权利要求2所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述第二输入端与所述第二场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极、所述第二电阻的一端及所述第二可调电容的一端共同连接所述第一输出端，所述第二场效应管的源级与所述第三电阻的另一端、所述第一可调电容的另一端及所述第二电流源的一端相连。
4.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述第一电阻与所述第二电阻共同连接一电源端。
5.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述第一电流源、所述第二电流源、所述第二可调电容及所述第三可调电容共同连接一接地端。
6.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述数字控制模块为一编码控制器，所述编码控制器的一端与所述第一可调电容相连，所述编码控制器的另一端与所述第二可调电容及所述第三可调电容相连。
7.一种前置均衡放大系统，其特征在于：所述前置均衡放大系统包括一均衡控制模块、一与所述均衡控制模块相连用于输出一对经过所述前置均衡放大系统调节后的差分信号的输出模块、一连接于所述均衡控制模块与所述输出模块之间用于确定所述前置均衡放大系统的次级点的极点调节模块及一连接于所述均衡控制模块与所述极点调节模块之间的数字控制模块，所述均衡控制模块包括一用于给所述前置均衡放大系统提供需要负载的负载子模块、一与所述负载子模块相连用于输入一对差分信号的输入子模块、一与所述输入子模块相连用于确定所述前置均衡放大系统的零点的源端负反馈子模块及一与所述源端负反馈子模块相连用于给所述前置均衡放大系统提供正常工作所需要的工作电流的电流源子模块，所述数字控制模块通过编码的方式同时对所述源端负反馈子模块与所述极点调节模块进行控制，所述前置均衡放大系统的次级点的变化抵消由零点造成的主极点的变化；所述负载子模块包括一第一电阻及一第二电阻，所述输入子模块包括一第一输入端、一与所述第一输入端及所述第一电阻相连的第一开关元件、一第二输入端及一与所述第二输入端及所述第二电阻相连的第二开关元件，所述源端负反馈子模块包括一连接于所述第一开关元件与所述第二开关元件之间的第三电阻及一与所述第三电阻并联连接的第一可调电容，所述电流源子模块包括一与所述第一开关元件相连的第一电流源及一与所述第二开关元件相连的第二电流源；所述输出模块包括一第一输出端及一第二输出端，所述极点调节模块包括一与所述第一输出端相连的第二可调电容及一与所述第二输出端相连的第三可调电容。
8.如权利要求7所述的前置均衡放大系统，其特征在于：所述数字控制模块为一编码控制器，所述编码控制器的一端与所述第一可调电容相连，所述编码控制器的另一端与所述第二可调电容及所述第三可调电容相连。
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