CN109687536B - 一种用于从高速传输线上取电的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于从传输线上取电的电路，包括：连接在第一差分输出线与第二差分输出线之间的第一电感和第二电感，其中所述第一电感的一端连接在第一差分传输线上，所述第二电感的一端连接在所述第二差分传输线上，所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端相连；以及升压电路，所述升压电路的输入端与所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端的连接节点相连。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域。具体来说，本发明涉及一种用于从高速传输线上取电的电路。
背景技术
随着光通讯应用日益广泛，很多以电缆为通信介质场合被光缆替代，光缆有着电缆不可比拟的优势，但是也有明显的缺点，光缆不能供电。在以前电缆传输时某些场合不需要电源，信号直接从电缆传输，改成光缆传输后需要经过光电转换，在那些不提供供电接口的场合就需要从信号线上取电。
因此，本领域需要一种能够从高速传输线上取电的电路，在解决供电问题的同时不影响信号传输。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于从传输线上取电的电路，包括：
连接在第一差分输出线与第二差分输出线之间的第一电感和第二电感，其中所述第一电感的一端连接在第一差分传输线上，所述第二电感的一端连接在所述第二差分传输线上，所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端相连；以及
升压电路，所述升压电路的输入端与所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端的连接节点相连。
在本发明的一个实施例中，所述升压电路是DCDC开关电源。
在本发明的一个实施例中，所述升压电路是电荷泵。
在本发明的一个实施例中，第一电感具有第一焊盘和第二焊盘，第二电感具有第三焊盘和第四焊盘，
其中所述第一差分输出线、第二差分输出线、第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘和第四焊盘是电路基板的第一层导电结构，
第一电感的第一焊盘与第一差分输出线部分重叠，第二电感的第三焊盘与第二差分输出线部分重叠，
所述电路基板还包括依次位于第一层导电结构之下的第二层导电结构和第三层导电结构，每层导电结构之间具有介质层，第一电感的第一焊盘与第一差分输出线的重叠部分周围的第二层导电结构被去除，第二电感的第三焊盘与第二差分输出线的重叠部分周围的第二层导电结构被去除。
在本发明的一个实施例中，所述电路基板还包括一个或多个过孔。
在本发明的一个实施例中，从传输线上取电的电路还包括高速信号发送电路，所述高速信号发送电路包括并联的第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的源级相连，并通过恒流源接地，第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的漏极分别连接到第一差分输出线与第二差分输出线，第一电阻跨接在第一差分输出线与第二差分输出线之间。
在本发明的一个实施例中，第一电阻的阻值为100欧姆，第一差分输出线与第二差分输出线的阻值分别是50欧姆。
在本发明的一个实施例中，所述升压电路为所述高速信号发送电路供电。
在本发明的一个实施例中，该从传输线上取电的电路还包括高速信号接收电路，高速信号接收电路的两个差分信号输入端分别连接到第一差分输出线与第二差分输出线，并且高速信号接收电路的两个差分信号输入端之间跨接第二电阻和第三电阻，第二电阻与第三电阻之间的连接节点与电源相连，第一差分输出线与第二差分输出线通过第二电阻与第三电阻上拉到电源。
在本发明的一个实施例中，第二电阻与第三电阻的阻值分别是50欧姆。
附图说明
为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出根据本发明的一个实施例的从传输线上取电的电路框图。
图2示出根据本发明的一个实施例的高速信号驱动电路和接收电路的示意图。
图3示出根据本发明的一个实施例的电感与传输线连接部分的俯视示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
本发明的目的在于从高速传输线上取电，在解决供电问题的同时不影响信号传输。
为了实现上述目的，本发明提供下述技术方案。图1示出根据本发明的一个实施例的从传输线上取电的电路框图。如图1所示，该电路结构包括高速信号发送端110、传输线120、高速信号接收端130、取电电路140。高速信号发送端110通过取电电路在传输线上取电工作。
图2示出根据本发明的一个实施例的高速信号发送电路和接收电路的示意图。
如图2所示，高速信号发送电路110包括两个并联的MOS晶体管111和112，MOS晶体管111和112的源级相连并通过恒流源113接地。高速信号输出端采用开漏输出，即，MOS晶体管111和112的漏极分别是高速信号发送电路110的两个输出端，分别连接到两根差分输出线114和115。第一电阻R1直接跨接在两根差分输出线114和115之间，以提高传输线在发端的匹配。第一电阻R1的电阻为100欧姆。高速信号发送电路110输出信号的高低电平切换通过对MOS晶体管111和112的开关进行控制。
两根差分输出线114和115电阻分别是50欧姆，与发送端110形成匹配，有效抑制信号在发送端110与负载端的来回反射，保证传输线上信号的完整性。
高速信号接收电路120的两个差分信号输入端121和122之间跨接第二电阻R2和第三电阻R3，其阻值分别是50欧姆，从而与传输线实现阻抗匹配。第二电阻R2和第三电阻R3的连接节点处与电源相连，高速信号接收电路120处两根差分线分别通过50欧姆的电阻上拉到电源。
在高速信号发送端110不提供供电接口的情况下，为了从高速传输线上取电，在差分信号传输线114和115之间连接第一电感L1和第二电感L2。第一电感L1的一端连接在传输线114上。第二电感L2的一端连接在传输线115上。第一电感L1的另一端与第二电感L2的另一端相连，并且在连接节点处连接到升压电路130。差分信号传输线114和115的信号具有一定摆幅，例如，该摆幅可以是800mV。升压电路130基于该信号摆幅进行升压，为高速信号发送端110除开漏以外电路供电。
差分输出线如果高速信号发送端110是CML(电流模式逻辑，Current Mode Logic)电平输出，则发送端和接收端之间应该采用交流耦合，第一电感L1和第二电感L2接在交流耦合电容后端进行取电，这种工作方式升压电路130需要额外给CML电路供电，对升压电路130芯片要求较高。
在本发明的一个实施例中，升压电路130可以是DCDC开关电源。
在本发明的另一个实施例中，升压电路除了使用DCDC芯片外，还可以使用电荷泵。电荷泵通常设计更简单、尺寸较小、成本较低，DCDC芯片效率较高，并且可以输出较大电流，在实际使用时可根据具体情况选择合适方案。
在取电时为了保证尽量减少对高速线的影响，除了选择高频电感之外，对PCB设计也进行了优化。
第一电感L1和第二电感L2可以选用型号为0402的电感。通常情况下，这类电感的焊盘尺寸比传输线要宽很多，如果直接接在传输线上，必定会造成传输线阻抗不连续，影响信号完整性。通过模拟计算可知，由于0402封装焊盘太大，即使把第一电感L1和第二电感L2距离增加，也做不到阻抗匹配。因此，在本发明的实施例中，可采用了在电感底部掏空的方法，把参考层从第二层改到第三层，减小电容，增加阻抗，达到阻抗匹配。图2示出根据本发明的一个实施例的电感与传输线连接部分的俯视示意图。在图2所示的实施例中，电路基板可选用四层导电结构，每层导电结构之间具有介质层，第一层导电结构包括差分传输线301和302、第一电感的第一焊盘303和第二焊盘304、第二电感的第一焊盘305和第二焊盘306。第二层导电结构307处于第一层导电结构之下。由于第一电感的第一焊盘303和第二电感的第一焊盘305重叠在差分传输线301和302上造成传输线阻抗不连续，影响信号完整性，因此将第一电感的第一焊盘303和第二电感的第一焊盘305下方的第二层导电结构307掏空，漏出第三层导电结构308，把参考层从第二层导电结构改到第三层导电结构，减小电容，增加阻抗，达到阻抗匹配。可根据模拟计算的方法，来具体确定第二层导电结构被去除区域的面积和形状。
在本发明的实施例中，还可在电路基板上形成一个或多个过孔309。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明披露的内容，在不脱离本发明范围和精神的情况下做出的改进和修改都本发明的范围之内。
Claims (8)
1.一种用于从传输线上取电的电路，包括：
连接在第一差分输出线与第二差分输出线之间的第一电感和第二电感，其中所述第一电感的一端连接在第一差分输出线上，所述第二电感的一端连接在所述第二差分输出线上，所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端相连；
升压电路，所述升压电路的输入端与所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端的连接节点相连；以及
高速信号发送电路，所述升压电路为所述高速信号发送电路供电，所述高速信号发送电路包括并联的第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的源级相连，并通过恒流源接地，第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的漏极分别连接到第一差分输出线与第二差分输出线，
其中第一电感具有第一焊盘和第二焊盘，第二电感具有第三焊盘和第四焊盘，
其中所述第一差分输出线、第二差分输出线、第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘和第四焊盘是电路基板的第一层导电结构，
第一电感的第一焊盘与第一差分输出线部分重叠，第二电感的第三焊盘与第二差分输出线部分重叠，
所述电路基板还包括依次位于第一层导电结构之下的第二层导电结构和第三层导电结构，每层导电结构之间具有介质层，第一电感的第一焊盘与第一差分输出线的重叠部分周围的第二层导电结构被去除，第二电感的第三焊盘与第二差分输出线的重叠部分周围的第二层导电结构被去除。
2.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，所述升压电路是DCDC开关电源。
3.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，所述升压电路是电荷泵。
4.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，所述电路基板还包括一个或多个过孔。
5.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，第一电阻跨接在第一差分输出线与第二差分输出线之间。
6.如权利要求5所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，第一电阻的阻值为100欧姆，第一差分输出线与第二差分输出线的阻值分别是50欧姆。
7.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，还包括高速信号接收电路，高速信号接收电路的两个差分信号输入端分别连接到第一差分输出线与第二差分输出线，并且高速信号接收电路的两个差分信号输入端之间跨接第二电阻和第三电阻，第二电阻与第三电阻之间的连接节点与电源相连，第一差分输出线与第二差分输出线通过第二电阻与第三电阻上拉到电源。
8.如权利要求1所述的从传输线上取电的电路，其特征在于，第二电阻与第三电阻的阻值分别是50欧姆。
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