CN1083195C - 一种端接网络与控制电路 - Google Patents

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Abstract

本文描述了集成电路中的端接网络和用于控制端接网络的阻抗的控制电路。端接网络包括用于将端接网络的阻抗和传输线的特性阻抗相匹配的晶体管。控制电路包括一个和端接网络集成在同一集成电路上的参考晶体管。控制电路检测参考晶体管的阻抗，并控制参考晶体管和端接网络中的晶体管，以使其阻抗不受温度变化和集成电路生产过程的影响。

Description

一种端接网络与控制电路
发明技术领域
本发明涉及一种用在传输线路的接收端匹配电阻抗的端接网络。
现有技术描述
接收传输线路上的高频电信号需要在线路的接收端安装端接网络。这种用于接收高频电信号的端接网络可以和接收器集成在一块集成电路中。端接网络一般使用无源元件，如电阻器等。利用任一给定的可行的集成电路技术，集成电路能确保可靠工作的接收频率都受制造方法的不同和温度的变化的限制。这是由于制造方法的不同和温度的变化影响了端接网络的阻抗，使得传输线路和端接网络的阻抗不匹配所致。
如果端接网络的输入阻抗与制造方法的不同和温度的变化无关，能够与传输线路的特性阻抗精确匹配，那么能确保集成电路可靠工作的最大频率就会提高。
因此，如何在集成电路中实现一个端接网络，使得用任一给定的集成电路技术，集成电路能确保可靠工作的最大频率都能提高就成为技术上的难题。US 4,837,459描述了一种与制造方法的不同和温度的变化无关的电压发生器。
另外从技术上我们已经知道，晶体管，如场效应晶体管(FET：s)，可当作电阻器用在端接网络中。通过控制这些晶体管，可以编程设定端接网络的阻抗，使其与端接网络连接的传输线路的不同特性阻抗相匹配。
发明描述
本发明的目标是解决上述难题，即如何在集成电路中实现一个端接网络，使得利用任一给定的集成电路技术，能确保集成电路可靠工作的最大频率都能提高。
以上目标是通过提供一种包括一个或多个晶体管的端接网络以及控制这些晶体管的阻抗的控制电路来实现的。控制电路包括一个参考晶体管，它与端接网络的晶体管集成在同一块集成电路中。控制电路包括用于检测并控制参考晶体管阻抗的元件。
根据本发明，控制电路能够控制端接网络中的至少一个晶体管的阻抗。为使这些晶体管的阻抗保持恒定，控制电路将补偿所述晶体管特性上的差异，这些差异可能是由温度的变化或制造方法的不同所致(容许偏差)。
控制电路包括一个参考晶体管，它与端接网络的晶体管位于同一集成电路内，因此这些晶体管在制造时是一起被处理的。由于它们在集成电路中的位置十分接近，从而工作在相同的温度环境中。由于这些晶体管在制造时是一起被处理的，并且工作在同样的温度环境中，因此参考晶体管的特性反映了端接网络中晶体管的特性。一般这些晶体管属于同一类型，因此具有基本相同的特性。
控制电路有一个反馈回路，用来控制参考晶体管，使其阻抗保持恒定。因此，用来控制参考晶体管的控制信号也被用来控制端接网络的晶体管。这些晶体管共享相同的控制信号，又具有基本相同的特性，所以端接网络中的晶体管将显示出恒定的阻抗，即不受温度变化或制造方法不同的影响的阻抗。
因此，端接网络的阻抗可以做到与传输线路的特性阻抗精确匹配，从而允许工作在更高的频率。
运用本发明将缓解开发新的处理技术的紧迫性。本发明的其它优点还包括可采用更便宜的处理技术。通过下面对本发明各种实施方案的描述，本发明的优点将变得更加明显。
附图简述
下面将对本发明做更详细描述，参照下列附图：
附图1显示的是本发明第一种实施方案的电路图，包括一个端接网络和一个控制电路。
附图2显示了本发明的第二种实施方案，它仅对第一种实施方案作了少量修改。
附图3显示了包括多个晶体管的端接网络。
发明实施方案详述
本发明的第一种实施方案如附图1所示。电流发生器1的输入与电源电压2相连，输出与NMOS晶体管3的漏极相连，同时还连到运算放大器4的正输入端。晶体管3的源极与地5相连。电压发生器6的正极与运算放大器的负输入端相连，负极接地。运算放大器的输出接晶体管3和同类NMOS晶体管7的栅极。传输线路8的输出与晶体管7的漏极以及缓冲器9的输入端相连。传输线路的地端与地相连，也可以不按图连。晶体管7的源极接地。
下面解释该电路的功能。一发送机，图上未标出，通过传输线路8发送信号。这些信号被缓冲器9接收。端接网络10接在传输线路的端头。为简单起见，该端接网络仅包括一个晶体管7.控制电路11使该晶体管7的阻抗保持恒定，不受温度的变化或制造方法的不同的影向。这一恒定的阻抗被设置成与传输线路的特性阻抗相匹配。它是通过选择电压发生器6的电压和电流发生器1的电流来设置的，这将在后面进一步解释。
运算放大器工作在负反馈模式下。因此加在晶体管3上的电压Uds实际上与电压发生器的电压相等。而且，经过参考晶体管3的电流Id实际上也与电流发生器1的电流相等。因此，参考晶体管3的阻抗由电压/电流比(Uds/Id)决定。
因此，关键就在于这个比例保持恒定，否则参考晶体管的阻抗也不能保持恒定。显然通过精确的电压和电流发生器可以达到恒定的电压/电流比，这是现有技术。
而晶体管3的阻抗也被反映在晶体管7上，因为晶体管3，7具有相同的特性，并且都受运算放大器输出的同一控制电压Ugs控制。
因此晶体管7的阻抗也将保持恒定(在同样的工作区间内)，并等于上面提到的电压/电流比。
附图2显示的本发明的第二种实施方案，降低了对精确产生电压和电流的严格要求。
电路图的差别在于：电流发生器1用电阻器13代替，电压发生器6用电阻网络代替，电阻网络包括一端接电源电压，另一端接运算放大器的负输入端的电阻器12和一端接地，另一端接运算放大器的同一负输入端的电阻器14。
为简单起见，这两个电阻器12和13具有相同的标称阻抗。它们被集成在一块集成电路中，一般是容纳端接网络的那块集成电路。因此，这两个电阻器12和13的阻抗虽然不是常量，但实际上是相等的。
和前一种实施方案一样，从反馈装置所获得的电气均衡使得运算放大器的两个输入端的电压事实上是相等的。因此，经过的电阻器12，13的电流I1，I2实际上也是相等的。
由于经过的电阻器12，13的电流I1，I2实际上是相等的，经过的电阻器14电流Ir实际上也等于经过晶体管3的电流Id。
同样，由于加在电阻器14上的电压Ur实际上也等于加在晶体管3上的电压Uds，因此，参考晶体管3的阻抗实际上等于电阻器14的阻抗。
因此，晶体管7的阻抗也就等于电阻器14的阻抗。这样晶体管7的阻抗就不受电源电压变化的影响，而只与电阻器14的阻抗有关。
电阻器14可以放在集成电路外，这样其阻抗就与集成电路的特性无关。
在集成电路技术对温度变化不敏感的情况下，只要电阻器14的阻抗可以调节(微调)，如通过激光，它也可以放在集成电路内。
由于基于电阻器的端接网络也能够微调，本发明的优点可能一开始还不大明显，但是考虑到这种端接网络可能包括多个电阻器，而其中每个电阻器都需要调节，显然，只调节一个电阻器是有利的。
用于端接平衡信号的端接网络如附图3所示。该端接网络包括4个晶体管。N-沟道和P-沟道晶体管均可使用，并不超出本发明的范围和思想。同样，参考晶体管和端接网络中的晶体管不属于同一类型，电流I1和I2成比例也都在本发明的范围和想法之内。由此必须对电路图所做的改动对本领域的行家来说是很明显的。同样，他们也清楚同一控制电路可以控制属于不同信号接收器的多个端接网络。参考地可置为任意电平，端接网络也不必像附图那样接地。

Claims (6)

1.一种用于控制端接网络(10)的控制电路(11)，该端接网络集成在一块集成电路上，它包括一个或多个晶体管(7)，该晶体管(7)的漏极与传输线路(8)的输出相连，用于在传输线路(8)的接收端匹配电阻抗，其特征在于控制电路(11)包括一个参考晶体管(3)，它与端接网络(10)中的晶体管(7)集成在同一集成电路中，参考晶体管(3)和晶体管(7)的栅极互连，参考晶体管(3)和晶体管(7)的源极接地，控制电路(11)还包括用于检测和控制所述参考晶体管(3)的阻抗的元件(1，4，6；4，12，13，14)。
2.根据权利要求1的控制电路，其特征在于，控制电路包括精确的电压和电流产生器，用于控制参考晶体管(3)的阻抗。
3.根据权利要求1的控制电路，其特征在于，控制电路包括一个参考电阻器(14)，且其中该参考电阻器(14)的阻抗用于控制所述参考晶体管(3)的阻抗。
4.根据权利要求1或3的控制电路，其特征在于，所述参考电阻器(14)位于所述集成电路中，并且该参考电阻器的阻抗是可调节的。
5.根据权利要求1或3的控制电路，其特征在于，所述参考电阻器(14)位于所说的集成电路外。
6.根据权利要求1-3中任一条的控制电路，其特征在于，控制电路包括一个运算放大器。
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