CN106105122B - 处理电路以及信号校正方法 - Google Patents

Abstract

具备：传送电路(102)，安装于印刷基板(150)，具有衰减特性，根据衰减特性而使接收信号(1001)的振幅衰减，作为衰减信号(1002)而送出；以及校正电路(103)，安装于印刷基板(150)，具有校正特性，根据校正特性而使从传送电路(102)接收到的衰减信号(1002)衰减，作为校正信号(1003)发送，衰减特性是随着接收信号(1001)的频率变高而衰减信号(1002)的振幅相对接收信号(1001)的振幅的比变小的特性，校正特性是随着衰减信号(1002)的频率变高而校正信号(1003)的振幅相对衰减信号(1002)的振幅的比变大的特性。

Description

处理电路以及信号校正方法

技术领域

本发明涉及高速地处理高频信号的处理电路以及该处理电路的信号校正方法。

背景技术

在电气电子设备中，用于如实地执行高速信号传送的电性能必要条件在于存在于LSI(集成电路)(Large·Scale·Integration，大规模集成电路)的驱动器－接收器之间的传送路径中的频率衰减特性在整个宽频带是平坦的。

以往，为了得到这样的电性能必要条件，通过作为低介电常数的高级基板材料的利用、高频传送用连接器的利用以及严密的基板设计等，使电气电子设备内的传送路径实现。

近年来，利用LSI所具有的进行波形整形的平衡器功能、自动增益放大功能，进行将接收器中的信号波形最终再现成矩形波的设计。

特别在实现平衡器功能的均衡器中，在将SN比(信噪比)大且衰减量大的高频区域的信号放大的情况下，要求以使被放大的高频信号的频率振幅特性在整个宽频带为平坦的方式进行线性校正的性能。因此，必须直至高频区域确保LSI的模拟均衡器的频率特性，其结果，存在串扰噪声增大、电路规模增大等的担忧。

另外，公开了如下技术：通过对驱动器与接收器之间的传送路径配置称为滤波器的定向耦合器，从而使频率振幅特性平坦化(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2009－259922号公报

发明内容

如上所述，在使用LSI的模拟均衡器的情况下，存在串扰噪声增大、电路规模增大等课题。

另外，专利文献1的技术中的定向耦合器不具有进行有效的频率特性的校正的性能，存在电路结构复杂这样的课题。

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供如下高速电路：能够通过简单的结构来降低串扰噪声并且能够缩小电路规模。

本发明涉及的处理电路安装于印刷基板，所述处理电路的特征在于，具备：

传送电路，安装于所述印刷基板，具有使接收到的接收信号的振幅衰减的第1衰减特性，将根据所述第1衰减特性而衰减的所述接收信号作为衰减信号送出；以及

校正电路，安装于所述印刷基板，具有使从所述传送电路接收到的所述衰减信号衰减的第2衰减特性，将根据所述第2衰减特性而衰减的所述衰减信号作为校正后的信号发送，

所述传送电路的所述第1衰减特性是随着所述接收信号的频率变高而所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比变小的特性，

所述校正电路的所述第2衰减特性是随着所述衰减信号的频率变高而所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比变大的特性。

根据本发明的处理电路，传送电路根据随着接收信号的频率变高而衰减信号的振幅相对接收信号的振幅的比变小的第1衰减特性，使接收信号的振幅衰减，作为衰减信号送出，校正电路根据随着衰减信号的频率变高而校正信号的振幅相对衰减信号的振幅的比变大的第2衰减特性，使衰减信号衰减，作为校正信号发送，所以能够如模拟均衡器那样得到频率振幅特性的平坦化的效果，起到能够降低串扰噪声且缩小电路规模这样的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1的高速电路100的图。

图2是示出实施方式1的传送电路102的衰减特性1021的图。

图3是示出实施方式1的校正电路103的校正特性1031的图。

图4是示出实施方式1的合成特性1051的图。

图5是示出实施方式1的校正电路103的电路结构的一个例子的图。

图 6是用于说明实施方式1的巴特沃斯式高通滤波器(Butterworth-type high-pass filter)的特性缓和的图。

图7是示出实施方式1的高速电路100的信号校正方法(工序)的流程图。

图8是示出实施方式2的高速电路100a的图。

图9是示出实施方式2的校正电路103a的校正特性1031a的图。

图10是示出实施方式2的校正控制电路404的电路结构的一个例子的图。

图11是用于说明实施方式2的控制电路403的控制方法的图。

符号说明

100、100a：高速电路；101：驱动器；102：传送电路；103、103a：校正电路；104：接收器；110：传送路径；150：印刷基板；201、202：电容器；203：电感器；301：相反特性；302：动作频率fc；303：通带；304：存在概率；403：控制电路；404：校正控制电路；509：校正特性值；509a：特性；510、511：可变电容器二极管；512：电感器；513：DC泄漏防止电容器；514：电压施加电路；516：节点；601：特性；602：所需误码率；603：位置；1001：接收信号；1002：衰减信号；1003：校正信号；1021：衰减特性；1031：校正特性；1051：合成特性。

具体实施方式

图1是示出本实施方式的高速电路100的图。

高速电路100是对高频数字信号进行高速传送的电路。高速电路100是安装于印刷基板150的处理电路的一个例子。印刷基板150既可以是通过例如基板间中继连接器等连接的多个印刷基板，也可以是一个基板。印刷基板150还称为印刷布线板。

高速电路100具备驱动器101、传送电路102、校正电路103以及接收器104。驱动器101、传送电路102、校正电路103以及接收器104分别搭载于例如LSI。

驱动器101是LSI中的信号发送电路。

接收器104是LSI中的信号接收电路。

传送电路102、校正电路103由从驱动器101的信号电极至搭载于与该信号电极的前端的LSI对置的LSI的接收器104的信号电极为止配置的基板图案、基板间中继连接器等构成。

传送路径110是从一个LSI的驱动器101至另一个LSI的接收器104为止的传送路径。传送路径110具备传送电路102、校正电路103。

传送电路102安装于印刷基板150，将从驱动器101发送的数字信号作为接收信号1001接收，将接收信号1001作为衰减信号1002送出。传送电路102既可以是LSI，也可以是由构成于印刷基板150的布线图案、基板间中继连接器等构成的传送路径。

传送电路102具有衰减特性1021。在传送电路102中，接收到的接收信号1001的振幅根据衰减特性1021而衰减，将所衰减的接收信号1001作为衰减信号1002送出。

校正电路103安装于印刷基板150，接收从传送电路102发送的衰减信号1002，将衰减信号1002作为校正信号1003送出。校正电路103既可以是LSI，也可以是由构成于印刷基板150的布线图案、基板间中继连接器等构成的传送路径。

校正电路103是在LSI的驱动器－接收器之间实现传送路径的损耗特性的相反特性的不需要电源的滤波器。

校正电路103具有传送电路102的衰减特性1021的相反特性。此处，设为将校正电路103所具有的传送电路102的衰减特性1021的相反特性称为校正特性1031。在校正电路103中，接收到的衰减信号1002的振幅根据校正特性1031衰减，将衰减后的衰减信号1002作为校正信号1003送出到接收器104。

图2是示出本实施方式的传送电路102的衰减特性1021的图。

图3是示出本实施方式的校正电路103的校正特性1031的图。

图4是示出本实施方式的合成特性1051的图。

将合成衰减特性1021和校正特性1031而得到的特性设为合成特性1051。

如图2所示，传送电路102具有随着接收信号1001的频率变高而衰减信号1002的振幅相对接收信号1001的振幅的比变小的特性。此处，用频率、和衰减信号1002的振幅相对接收信号1001的振幅的比(设为衰减特性值)表示衰减特性1021。或者，也可以通过频率和使接收信号1001衰减而得到的衰减信号1002的振幅的值表示衰减特性1021。或者也可以用频率、衰减量表示衰减特性1021。

衰减特性1021是传送电路102所具有的第1衰减特性的一个例子。

如图3所示，校正电路103是随着接收的衰减信号1002的频率变高而校正信号1003的振幅相对衰减信号1002的振幅的比变大的特性。

此处，用频率、和校正信号1003的振幅相对衰减信号1002的振幅的比(设为校正特性值)表示校正特性1031。或者，也可以通过频率和使衰减信号1002衰减而得到的校正信号1003的振幅的值表示校正特性1031。或者也可以用频率、衰减量表示校正特性1031。

校正特性1031是校正电路103所具有的第2衰减特性的一个例子。

在图2中，虚线表示实际的衰减特性值(设为实际衰减特性值105)。实际衰减特性值105是表示频率与衰减信号的振幅相对接收信号的振幅的比的关系的第1值的一个例子。

校正电路103的校正特性1031基于表示频率与衰减信号的振幅相对接收信号的振幅的比的关系的实际衰减特性值105实现。

此时，校正特性1031基于通过直线插补使相对接收信号1001的频率的实际衰减特性值105近似为直线而得到的插补衰减特性值106(第2值的一个例子)实现(计算)。

将作为这样实现的衰减特性1021的相反特性的校正特性值107设为校正特性1031。将该校正特性1031用校正电路103实现，配置于印刷基板150。

从驱动器101发送的数字信号(接收信号1001)通过具有衰减特性1021的传送电路102、具有校正特性1031的校正电路103，从而作为与合成衰减特性1021和校正特性1031而得到的合成特性1051相应的校正信号1003被送出。

如图4所示，合成特性1051通过频率与校正信号1003的振幅相对接收信号1001的振幅的比的关系表示。将校正信号1003的振幅相对接收信号1001的振幅的比设为合成特性值108。

如图4所示，合成特性值108被平滑化。这样，合成特性值108优选无论频率如何都为恒定。但是，合成特性值108也可以不是无论频率如何都为恒定，只要合成特性值108的斜率比插补衰减特性值106(参照图2)的斜率平缓，就能够得到校正电路103的效果。即，能够使校正信号1003的振幅相对衰减信号1002的振幅的比的变化量小于衰减信号1002的振幅相对接收信号1001的振幅的比的变化量。

校正特性1031以使校正信号1003的振幅相对接收信号1001的振幅的比无论衰减信号1002的频率如何都为恒定的方式使衰减信号1002衰减，是衰减特性1021的相反特性。

如上所述从一个LSI的驱动器101至另一个LSI的接收器104为止的传送路径110的特性值具有合成插补衰减特性值106和作为插补衰减特性值106的相反特性的校正特性值107而得到的合成特性值108。如图4所示，合成特性值108是平坦的。由于在整个频带具有损耗，所以该合成特性值108也可以通过驱动器101或者接收器104而使得具有规定的增益，最终成为特性109。

即，接收器104将校正信号1003的振幅放大，送出放大后的校正信号1003。或者，驱动器101在送出接收信号1001之前，预先将接收信号1001的振幅放大，送出放大后的接收信号1001。

接下来，说明校正电路103的结构。

图5是示出本实施方式的校正电路103的电路结构的一个例子的图。

校正电路103是例如高通滤波器。校正电路103的校正特性1031是使用高通滤波器的特性而实现的。

如图5所示，校正电路103是利用作为无源元件的电感器L、电容器C实现作为衰减特性1021的相反特性的校正特性1031的电路。

校正电路103是例如包括电容器201、202以及电感器203的巴特沃斯式高通滤波器。巴特沃斯式高通滤波器与其它滤波器方式相比，在频率特性的衰减区域没有拐点，是直线，且斜率平缓。能够利用这样的巴特沃斯式高通滤波器的频率特性，在巴特沃斯式高通滤波器的衰减频带得到衰减特性1021的相反特性。即，在具有巴特沃斯式高通滤波器的校正电路103中，在校正特性值107中没有拐点。

此处，电容器201、电容器202都兼具DC(直流)切断功能。通常，在DC切断电容器中，设定常数以使得在信号频带的中心，阻抗变得最低，但此处优选使用与滤波器的特性相配的值。

接下来，说明用于缓和巴特沃斯式高通滤波器的特性并作为校正电路103的校正特性1031的一个例子。

图6是用于说明本实施方式的巴特沃斯式高通滤波器的特性缓和的图。图6是示出信号的频率、信号的振幅特性(振幅特性值)以及信号频谱的关系的图。

如图6所示，将低频区域至动作频率fc302设为衰减特性1021的相反特性301。将动作频率fc302以上的高频区域设为振幅不变化的通带303。

图6的虚线表示信号频谱的存在概率304。如图6所示，数字信号的信号频谱的存在概率304集中于动作频率fc302的大致1/4的频率至动作频率fc302。因此，优选针对从动作频率fc302的1/4左右的频率至动作频率fc302为止的频带进行校正。

接下来，说明本实施方式的高速电路100的信号校正方法(工序)。

图7是示出本实施方式的高速电路100的信号校正方法(工序)的流程图。

在S101中，传送电路102送出根据衰减特性1021而衰减的衰减信号1002。在S102中，校正电路103根据校正特性1031对衰减信号1002进行校正，作为校正信号1003送出。

在本实施方式中说明的高速电路是以使用矩形波的两个值以上的数字信号传送为目的的高速电路。高速电路包括内置于LSI等半导体器件的驱动器、印刷布线板的图案、内置于LSI等半导体器件的接收器。在高速电路中，针对传送路径的衰减特性被插补，在印刷布线上配置由具有被插补的衰减特性的相反特性的无源部件构成的校正电路。

如以上那样，根据本实施方式的高速电路，能够针对LSI得到下面那样的效果。能够得到驱动器以及接收器的均衡器无需提高高频区域的增益且LSI所要求的电路难易度下降这样的效果。

另外，能够针对基板得到下面那样的效果。由于将传送电路本身的衰减特性设计成能够在信号的整个通频带得到平坦的振幅特性，所以实施在整个宽频带传输损耗少的基板材料的选定、基板设计。但是，通过安装本实施方式的校正电路，从而即使不对传送电路本身实施特别的设计等，也能够在整个通频带得到平坦的特性。因此，基板材料的选定选择项增加，且能够得到缓和基板设计的难易度的效果。

如以上那样，在本实施方式的高速电路中，在传送路径侧、即LSI的驱动器－接收器之间，将实现传送路径的损耗特性的相反特性的不需要电源的滤波器配置在基板上。由此，利用LSI的接收器一并地使基波以及高频带变平坦，所以不对LSI要求高频区域中的高的放大量，就能够得到串扰噪声降低且缩小电路规模的效果。

实施方式2.

在本实施方式中，主要说明与实施方式1的不同。

在本实施方式中，对与实施方式1同样的结构部附加相同的符号，有时省略其说明。

图8是示出本实施方式的高速电路100a的图。

图9是示出本实施方式的校正电路103a的校正特性1031a的图。

图8的高速电路100a是用于使在实施方式1中说明的校正电路103的校正特性变化的电路结构。在图8中，与图1不同的点在于高速电路100a具备连接于校正电路103a的控制电路403。将具备校正电路103a和控制电路403的电路作为校正控制电路404。

图9是示出校正电路103a的校正特性1031a的图。在图9中，示出衰减信号1002的频率与校正信号1003的振幅相对衰减信号1002的振幅的比的关系。将校正信号1003的振幅相对衰减信号1002的振幅的比设为校正特性值509。直至频率fc507为止，校正特性值随着频率变高而变大，在比频率fc507高的频率的频带不变化。

控制电路403是能够控制校正电路103a的校正特性1031a的电路。

控制电路403使校正特性值509的截止频率从频率fc507向频率fc508变化。此处，作为表示随着衰减信号1002的频率变高而校正特性值509变大的特性509a的频带中的频率的最大值的截止频率是频率fc507。控制电路403使截止频率从频率fc507向频率fc508变化。

图10是示出本实施方式的校正控制电路404的电路结构的一个例子的图。

使用图10，说明实现校正控制电路404的具体的电路结构。

校正控制电路404具备可变电容器二极管510、可变电容器二极管511、电压施加电路514、节点516、电感器512以及DC泄漏防止电容器513。

在校正控制电路404中，将实施方式1中的电容器201以及电容器202置换为作为静电电容可变器件的可变电容器二极管510以及可变电容器二极管511。实施方式1中的电容器201以及电容器202相当于可变电容器二极管510以及可变电容器二极管511。

另外，配置用于使可变电容器二极管510以及可变电容器二极管511的静电电容变化的电压施加电路514。电压施加电路514经由节点516而连接于可变电容器二极管510与可变电容器二极管511之间。

另外，配置针对由电压施加电路514施加的施加电压的DC泄漏防止电容器513。

电感器512配置于电压施加电路514与DC泄漏防止电容器513之间。电感器512相当于在实施方式1中说明的电感器203。

图10是示出实施方式2的校正控制电路404的电路结构的一个例子的图。

使用图10说明校正控制电路404的动作原理。

在校正控制电路404中，通过电压施加电路514将DC电位施加到节点516，从而使可变电容器二极管510以及可变电容器二极管511的静电电容变化。通过使可变电容器二极管510以及可变电容器二极管511的静电电容变化，从而使截止频率变化。

此时，使用例如DAC电路(数字－模拟变换电路)作为电压施加电路514。通过将DAC电路作为电压施加电路514，从而能够根据LSI进行可数字控制的系统构建。

接下来，说明控制电路403的控制方法。

图11是用于说明本实施方式的控制电路403的控制方法的图。

图11是将使校正电路103a的截止频率变化时的信号误码率P的变化作为特性601而示出的示意图。

此处，在高速电路100a中，将执行高速信号传送时的所需误码率设为Pt602。控制电路403根据通过接收器104得到的信号而计算能够维持该所需误码率Pt602的位置603。然后，控制电路403将计算出的位置603的频率决定为最佳截止频率fc。

说明控制电路403的具体的系统动作次序(截止频率控制方法(工序))。

具备接收器104的LSI在通过接收器104接收到信号之后，通过搭载于LSI的计算电路计算误码率。然后，LSI获取截止频率fc与误码率的关系，存储于存储器。LSI针对规定的范围内的截止频率fc执行该次序，将误码率与截止频率fc的关系、即特性601存储于存储器。

接下来，根据作为满足所需误码率Pt602的最大误码率的所需误码率Pt602，从特性601获取截止频率fc。将与该截止频率对应的用于施加电压的控制信号发送到作为电压施加电路514的DAC，DAC施加控制电压。

如以上那样，在本实施方式的校正控制电路中，将具有如下自适应控制功能的控制电路配置在印刷基板上：针对在校正特性中具有衰减特性的相反特性的频带，根据最大频率改变截止频率。

如以上那样，根据本实施方式的高速电路100a，具有能够针对信号传送速率变化的应用保持最佳的传送路径特性这样的效果。即，能够在高速电路100a中保证所需的误码率。

以上，说明了本发明的实施方式，但也可以组合这些实施方式中的两个以上的实施方式而实施。或者也可以部分地实施这些实施方式中的1个实施方式。或者，也可以部分地组合这些实施方式中的两个以上的实施方式而实施。

另外，以上的实施方式本质上是优选的例示，本发明并未意图限制其应用物、用途的范围，而能够根据需要进行各种变更。本发明不限于这些实施方式，而能够根据需要进行各种变更。

Claims (12)

1.一种处理电路，安装于印刷基板，所述处理电路的特征在于，具备：

传送电路，安装于所述印刷基板，具有使接收到的接收信号的振幅衰减的第1衰减特性，将根据所述第1衰减特性而衰减的所述接收信号作为衰减信号送出；以及

校正电路，安装于所述印刷基板，具有使从所述传送电路接收到的所述衰减信号衰减的第2衰减特性，将根据所述第2衰减特性而衰减的所述衰减信号作为校正信号发送，

所述传送电路的所述第1衰减特性是随着所述接收信号的频率变高而所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比变小的特性，

所述校正电路的所述第2衰减特性是随着所述衰减信号的频率变高而所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比变大的特性，

所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比的变化量比所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比的变化量小。

2.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路的所述第2衰减特性是所述第1衰减特性的相反特性，是以使所述校正信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比无论所述衰减信号的频率如何都为恒定的方式使所述衰减信号衰减的相反特性。

3.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路根据表示所述接收信号的频率与所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比的关系的实际衰减特性，使所述衰减信号衰减。

4.根据权利要求3所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路的所述第2衰减特性根据使所述实际衰减特性近似为直线而得到的插补衰减特性来计算。

5.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路具有高通滤波器。

6.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路包括电容器和电感器。

7.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

所述校正电路具有巴特沃斯式高通滤波器。

8.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，

具备控制电路，该控制电路使截止频率变更，所述截止频率是在所述第2衰减特性中随着所述衰减信号的频率变高而所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比变大的频带中的频率的最大值。

9.根据权利要求1所述的处理电路，其特征在于，具备：

驱动器，安装于所述印刷基板，将所述接收信号送出到所述传送电路；以及

接收器，安装于所述印刷基板，从所述校正电路接收所述校正信号。

10.根据权利要求9所述的处理电路，其特征在于，

所述接收器对所述校正信号的振幅进行放大，送出放大后的所述校正信号。

11.根据权利要求9所述的处理电路，其特征在于，

所述驱动器在送出所述接收信号之前，对所述接收信号的振幅进行放大，送出放大后的所述接收信号。

12.一种处理电路的信号校正方法，所述处理电路安装于印刷基板，所述处理电路的信号校正方法的特征在于，

安装于所述印刷基板并将接收到的接收信号作为衰减信号发送的传送电路将根据第1衰减特性而衰减的所述接收信号作为所述衰减信号发送，所述第1衰减特性是随着所述接收信号的频率变高而所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比变小的特性，

安装于所述印刷基板并将从所述传送电路接收到的所述衰减信号作为校正信号发送的校正电路将根据第2衰减特性而衰减的所述衰减信号作为所述校正信号发送，所述第2衰减特性是随着所述衰减信号的频率变高而所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比变大的特性，

所述校正信号的振幅相对所述衰减信号的振幅的比的变化量比所述衰减信号的振幅相对所述接收信号的振幅的比的变化量小。