CN110739924A - 用来进行基线漂移修正的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用来进行基线漂移修正的装置。该装置可包含多个滤波器、一共模电压产生器与一补偿电路。该多个滤波器可滤波一组输入信号以产生一组差动信号，该共模电压产生器可产生该组差动信号之间的一共模电压，且该补偿电路可对该组差动信号进行关于基线漂移修正的补偿。该补偿电路中的多个电流路径彼此关联。该补偿电路可通过该多个电流路径中的一第一电流路径与一第二电流路径，对该多个滤波器中的一第一电容器与一第二电容器进行充电/放电控制，以动态地调整该补偿的补偿量，来减少或消除该组差动信号的基线漂移效应。

Description

用来进行基线漂移修正的装置
技术领域
本发明有关于信号处理，尤指一种用来进行基线漂移修正的装置。
背景技术
依据相关技术，串行化器/解串行化器(Serializer/Deserializer，可简称为SerDes)架构可应用于数据传输，诸如通过有限数量的输入/输出端子进行多个电路或装置之间的高速数据传输。SerDes架构在没有被妥善地设计的状况下可能有某些问题。例如，一SerDes接收器前端电路(front-end circuit)可具备一些滤波器，以供滤除不要的低频信号成分。当该SerDes接收器前端电路的输入信号载有一连串连续逻辑值0或一连串连续逻辑值1的数据时，所述滤波器可能造成基线漂移效应(Baseline Wander Effect)。相关技术中提出一些建议，以尝试减轻这个效应，但可能带来额外的问题诸如某些副作用(例如：电路架构复杂、没有效率、速度慢、额外的数据处理…等)。因此，需要一种新颖的架构，以在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升整体效能。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种用来进行基线漂移(Baseline Wander)修正的装置，以解决上述问题。
本发明的另一目的在于提供一种用来进行基线漂移修正的装置，以在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升整体效能。
本发明的至少一实施例提供一种用来进行基线漂移(Baseline Wander)修正的装置，其中该装置可应用于(applicable to)一接收器的前端电路(front-end circuit)。该装置可包含多个滤波器、一共模电压产生器(Common Mode Voltage Generator)与一补偿电路(Compensation Circuit)，其分别位于该前端电路。该多个滤波器耦接至该接收器的一组输入端子，且可用来滤波于该组输入端子上的一组输入信号以产生于一组次级端子(Secondary terminal)上的一组差动信号，以供该接收器进一步使用。另外，该共模电压产生器电气连接至该组次级端子，且可用来产生该组差动信号之间的一共模电压。此外，该补偿电路电气连接至该组次级端子，且可用来对该组差动信号进行关于基线漂移修正的补偿。例如，该补偿电路中的多个电流路径彼此关联。该补偿电路可通过该多个电流路径中的一第一电流路径与一第二电流路径，对该多个滤波器中的一第一电容器与一第二电容器进行充电/放电控制，以动态地调整该补偿的补偿量，来减少或消除该组差动信号的基线漂移效应。
本发明的好处之一是，本发明的装置在减少或消除基线漂移效应时，能聚焦于针对接收器输入共模电压进行处理，而不需要担心额外的问题，诸如相关技术中的某些副作用。例如，该补偿电路并未直接接到该组输入端子。此状况下，依据本发明来实现该接收器能更容易地优化输入共模电压的范围且减少功耗。另外，本发明的装置能直接补偿输入共模电压，尤其，通过模拟信号进行实时补偿，而非通过数字电路进行非实时处理。相较于相关技术，本发明的装置的基线漂移修正更有效率并且更快速。本发明能在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升整体效能。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的一种用来进行基线漂移修正的装置。
图2绘示图1所示的共模电压产生器于一实施例中的实施细节。
图3绘示图1所示的基线漂移修正补偿电路(Baseline Wander CorrectionCompensation Circuit；可简称BLWC补偿电路)于一实施例中的实施细节。
图4为依据本发明一实施例的一种全差分差异放大器的示意图，其中该全差分差异放大器可作为图3所示的全差分差异放大器的例子。
图5绘示图4所示的全差分差异放大器于一实施例中的实施细节。
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的一种用来进行基线漂移(Baseline Wander)修正的装置，其中该装置可应用于(applicable to)一接收器100的前端电路(front-endcircuit)。接收器100的例子可包含(但不限于)：串行化器/解串行化器(Serializer/Deserializer，可简称为SerDes)架构中的接收器(简称SerDes接收器)。该装置可包含多个滤波器，例如，多个被动组件，诸如多个电容器{Cacp,Cacn,Cfp,Cfn}与多个电阻器{Racp,Racn,Rfp,Rfn,Rcmp,Rcmn,{RRX_term}}，且可包含一共模电压产生器(Common Mode VoltageGenerator)110与一补偿电路(Compensation Circuit)诸如基线漂移修正补偿电路(Baseline Wander Correction Compensation Circuit；可简称BLWC补偿电路)120，其中共模电压产生器110可包含一组操作放大器(Operational Amplifier)111与112以及一组调整电路113与114，BLWC补偿电路120可包含一全差分差异放大器(Fully DifferentialDifference Amplifier,FDDA)125，且该多个滤波器、共模电压产生器110与该补偿电路诸如BLWC补偿电路120可分别位于该前端电路，但本发明不限于此。为了便于理解，在某些实施例中，一组件的相关参数可用该组件的名称的斜体字来表示、及/或一端子上的信号可用该端子的名称的斜体字来表示。
依据本实施例，该多个滤波器诸如电容器{Cacp,Cacn,Cfp,Cfn}与电阻器{Racp,Racn,Rfp,Rfn,Rcmp,Rcmn,{RRX_term}}耦接至该接收器的一组输入端子，诸如耦接至所述通道的一组电阻器{RRX_term}(其可具有相同的电阻值RRX_term)的上、下方的端子，且可用来滤波于该组输入端子上的一组输入信号以产生于一组次级端子(Secondary terminal){inp_ctle,inn_ctle}上的一组差动信号，以供该接收器进一步使用。另外，共模电压产生器110电气连接至该组次级端子{inp_ctle,inn_ctle}，且可用来产生该组差动信号之间的一共模电压。例如，该装置可控制该共模电压等于一参考电压电平，诸如电压电平Vcm，其中电压电平Vcm可被输入至一参考电压端子，诸如端子vcm_780m，但本发明不限于此。此外，该补偿电路诸如BLWC补偿电路120电气连接至该组次级端子{inp_ctle,inn_ctle}，且可用来对该组差动信号进行关于基线漂移修正(BLWC)的补偿。例如，该补偿电路中的多个电流路径彼此关联。尤其，该补偿电路可通过该多个电流路径中的一第一电流路径与一第二电流路径，诸如分别通过共模电压产生器110与BLWC补偿电路120之间的连接线的电流路径，对该多个滤波器中的电容器Cacp与Cacn进行充电/放电控制，以动态地调整该补偿的补偿量，来减少或消除该组差动信号的基线漂移效应。
如图1所示，电容器Cacp耦接于该组输入端子中的一第一输入端子(诸如该组电阻器{RRX_term}的上方端子)以及该组次级端子{inp_ctle,inn_ctle}中的次级端子inp_ctle之间，且电容器Cacp具有一第一端子与一第二端子(诸如其左方、右方端子)，分别耦接至该第一输入端子与次级端子inp_ctle。另外，电容器Cacn耦接于该组输入端子中的一第二输入端子(诸如该组电阻器{RRX_term}的下方端子)以及该组次级端子{inp_ctle,inn_ctle}中的次级端子inn_ctle之间，且电容器Cacn具有一第一端子与一第二端子，分别耦接至该第二输入端子与次级端子inn_ctle。针对BLWC补偿电路120，该第一电流路径通过电容器Cacp的该第二端子(诸如其右方端子)，而非通过电容器Cacp的该第一端子(诸如其左方端子)，耦接至电容器Cacp，并且，该第二电流路径通过电容器Cacn的该第二端子(诸如右方端子)，而非通过电容器Cacn的该第一端子(诸如其左方端子)，耦接至电容器Cacn。BLWC补偿电路120并未直接接到该组输入端子(或电容器Cacp与Cacn各自的第一端子)。在不需要考虑发送器共模电压(诸如端子VTX_CM上的电压电平)的状况下，依据此架构来实现接收器100能更容易地优化输入共模电压(诸如上述共模电压)的范围且减少功耗。
另外，操作放大器111与112的各自的输出端子彼此电气连接、且电气连接至一共同输出端子(诸如端子cm_bias)，操作放大器111与112的各自的第一输入端子(诸如标示「-」的反向输入端子)彼此电气连接、且电气连接至一参考电压(诸如端子vcm_780m上的参考电压电平)，且操作放大器111与112的各自的第二输入端子(诸如标示「+」的非反向输入端子)分别电气连接至次级端子inp_ctle与inn_ctle。该组调整电路113与114分别电气连接至次级端子inp_ctle与inn_ctle、且通过该共同输出端子(诸如端子cm_bias)电气连接至该组操作放大器111与112。依据该共同输出端子上的电压电平(诸如端子cm_bias上的共模偏压cm_bias)，调整电路113与114可将该共模电压施加于该组差动信号。
依据某些实施例，该装置可包含晶体管，而所述晶体管可实施成金属氧化物半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；简称MOSFET)，诸如P型MOSFET与N型MOSFET。为了便于理解，所述晶体管中的某一晶体管的符号的开头字母可为「PM」或「NM」，以指该晶体管是P型MOSFET或N型MOSFET，但本发明不限于此。
图2绘示图1所示的共模电压产生器110于一实施例中的实施细节。该组操作放大器111与112中的多个局部电路(partial circuit)中的每一个局部电路可包含多个晶体管，其中操作放大器111可包含该多个局部电路中的一第一组局部电路{210,211,212}，且操作放大器112可包含该多个局部电路中的一第二组局部电路{220,221,222}。例如，局部电路210可包含晶体管{PM31,PM32,NM31,NM32,NM33,NM34}，局部电路211可包含晶体管{PM11,PM23}，且局部电路212可包含晶体管{PM12,PM22}。又例如，局部电路220可包含晶体管{PM41,PM42,NM41,NM42,NM43,NM44}，局部电路221可包含晶体管{PM13,PM21}，且局部电路222可包含晶体管{PM12,PM22}。如图2所示，局部电路222可等于局部电路212。操作放大器111与112可共享该多个局部电路中的一局部电路(局部电路212或222)，其中该第一组局部电路{210,211,212}与该第二组局部电路{220,221,222}中的每一组可包含该局部电路。于是，对应于共模电压产生器110的芯片面积可被缩小。另外，端子vbx上的电压电平vbx可为一预定电压电平，而端子vbiasn上的电压电平vbiasn可为另一预定电压电平，但本发明不限于此。
图3绘示图1所示的BLWC补偿电路120于一实施例中的实施细节。全差分差异放大器125可包含四个输入端子(诸如标示「+」的两个非反向输入端子以及标示「-」的两个反向输入端子，位于其左侧)与两个输出端子(诸如标示「+」的非反向输出端子以及标示「-」的反向输出端子，位于其右侧)。除了全差分差异放大器125，BLWC补偿电路120可包含一反馈控制电路诸如共模反馈电路(Common Mode Feedback Circuit；可简称为CMFB电路，于图3中标示「CMFB」)310、一组电流源321与322、一组电阻器{Rac}(其可具有相同的电阻值Rac)以及多个晶体管{PM51,PM52,PM53,PM54,PM61,PM62,PM63,PM64,NM52,NM62}，其中这些晶体管{PM51,PM52,PM53,PM54,PM61,PM62,PM63,PM64,NM52,NM62}可用来提供彼此关联的该多个电流路径。
例如，除了该第一电流路径与该第二电流路径，在该多个电流路径可还包含一第三电流路径与一第四电流路径。该第一电流路径可通过晶体管{PM51,PM53}且可位于包含晶体管{PM51,PM53}的一第一分支(branch)，该第二电流路径可通过晶体管{PM61,PM63}且可位于包含晶体管{PM61,PM63}的一第二分支，该第三电流路径可通过晶体管{PM52,PM54,NM52}与电流源321且可位于包含晶体管{PM52,PM54,NM52}与电流源321的一第三分支，且该第四电流路径可通过晶体管{PM62,PM64,NM62}与电流源322且可位于包含晶体管{PM62,PM64,NM62}与电流源322的一第四分支。该组电流源321与322分别位于该第三电流路径与该第四电流路径上，尤其，可控制该第三电流路径与该第四电流路径的各自的电流Id，其中该组电流源321与322可被设计成为具有相同大小的电流Id，而不吻合(Mismatch)所造成的任何轻微差异(若存在)可在一预定的容许范围内，且因此可予以忽略。该组电阻器{Rac}彼此串联且耦接于该第三电流路径与该第四电流路径之间，尤其，可于该组电阻器{Rac}之间的一端子提供一反馈信号(诸如电压电平Vcmfb，其可为电压电平va与vb的平均电压电平)。该反馈控制电路诸如CMFB电路310耦接至该组电阻器{Rac}之间的该端子且耦接至该组电流源321与322，尤其，可依据该反馈信号(诸如电压电平Vcmfb)控制该组电流源321与322，以控制该第三电流路径与该第四电流路径的各自的电流Id。
如图3所示，全差分差异放大器125分别通过该四个输入端子与该两个输出端子耦接至该多个电流路径与两个晶体管{NM52,NM62}，尤其，可依据该多个电流路径上的电压电平控制这两个晶体管{NM52,NM62}，例如藉由利用电压电平outa与outb，其中这两个晶体管{NM52,NM62}分别位于该第三电流路径与该第四电流路径上，而其它晶体管诸如四组晶体管{PM51,PM53}、{PM61,PM63}、{PM52,PM54}与{PM62,PM64}分别位于该第一电流路径、该第二电流路径、该第三电流路径与该第四电流路径上。依据本实施例，上述四个输入端子中的一第一输入端子(诸如该两个非反向输入端子中的下方的非反向输入端子)通过该第一电流路径以及电容器Cacp的该第二端子耦接至电容器Cacp，且上述四个输入端子中的一第二输入端子(诸如该两个非反向输入端子中的上方的非反向输入端子)通过该第二电流路径以及电容器Cacn的该第二端子耦接至电容器Cacn。另外，端子vbiasp上的电压电平vbiasp可为一预定电压电平，但本发明不限于此。
基于图3所示架构(尤其，所述组件及组件间连接)，CMFB电路310可接收一参考电压电平诸如电压电平Vcm，且可将电压电平Vcmfb和电压电平Vcm进行比较，以通过控制该组电流源321与322来选择性地拉高或拉低电压电平Vcmfb，使电压电平Vcmfb逼近或达到电压电平Vcm，但本发明不限于此。
依据某些实施例，上述输入共模电压(诸如电压电平Vcm)可视为BLWC补偿电路120的偏压电压，而BLWC补偿电路120可依据该输入共模电压(诸如电压电平Vcm)来进行补偿，以减少或消除基线漂移效应。例如，该装置可在一预定输入共模范围内产生共模电压。另外，BLWC补偿电路120可利用产生额外电流的电流镜，对交流耦合(AC coupling)电容器(诸如电容器Cacp与Cacn)进行充电或放电以进行补偿。例如，BLWC补偿电路120可于对电容器Cacp进行充电时，对电容器Cacn进行放电。又例如，BLWC补偿电路120可于对电容器Cacp进行放电时，对电容器Cacn进行充电。于是，BLWC补偿电路120可减少或消除基线漂移效应。
图4为依据本发明一实施例的一种全差分差异放大器400的示意图，其中全差分差异放大器400可作为图3所示的全差分差异放大器125的例子。例如，端子{ipa,ima,ipb,imb}可分别代表图3所示的全差分差异放大器125中的由下往上的四个输入端子，而端子{outpa,outpb}可分别代表图3所示的全差分差异放大器125中的由下往上的两个输出端子。此状况下，端子outpa与outpb可分别输出电压电平outa与outb。图4下半部绘示全差分差异放大器400的电路架构的例子。全差分差异放大器400可包含三组晶体管{NM1,NM2,NM3,NM4}、{NM11,NM12,NM13,NM14}与{NM21,NM22,NM23,NM24}，但本发明不限于此。
图5绘示图4所示的全差分差异放大器400于一实施例中的实施细节。端子{ipa,ima,ipb,imb}可分别接收电压电平{Va+,Va-,Vb+,Vb-}，而端子{outpa,outpb}可分别输出电压电平{Vout-,Vout+}，但本发明不限于此。如图5所示，全差分差异放大器400可包含具有相同的增益值A1的一组第一放大器、具有增益值A2的一第二放大器、以及耦接于该组第一放大器与该第二放大器之间的一组加法器(以标示「+」的圆圈来表示)，其中该组第一放大器分别输出电压电平{Vx-,Vx+}与{Vy+,Vy-}，而该组加法器分别输出电压电平V2+与V2-。依据本实施例，全差分差异放大器400的运作可用下列方程式来表示：
Vout＝Vout+-Vout-＝A2×(V2+-V2-)；
Vx＝Vx+-Vx-＝A1×(Va+-Va-)；
Vy＝Vy+-Vy-＝A1×(Vb+-Vb-)；
V2+＝Vx-+Vy+；
V2-＝Vx++Vy-；
其中Vout、Vx与Vy分别代表该第二放大器、上方的第一放大器与下方的第一放大器的各自的差动输出信号之间的差值。整理上列方程式可得：
Vout＝A1×A2×[(Vb+-Va+)-(Vb--Va-)]；
但本发明不限于此。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
100 接收器
110 共模电压产生器
111,112 操作放大器
113,114 调整电路
120 BLWC补偿电路
125 全差分差异放大器
210,211,212,220,221,222 局部电路
310 CMFB电路
321,322 电流源
Cacp,Cacn,Cfp,Cfn, 电容器
Racp,Racn,Rfp,Rfn,Rcmp,Rcmn,
{RRX_term},{Rac}电阻器
PM11,PM12,PM13,
PM21,PM22,PM23,
PM31,PM32,PM41,PM42,
PM51,PM52,PM53,PM54,
PM61,PM62,PM63,PM64,
NM1,NM2,NM3,NM4,
NM11,NM12,NM13,NM14,
NM21,NM22,NM23,NM24,
NM31,NM32,NM33,NM34,
NM41,NM42,NM43,NM44,
NM52,NM62 晶体管
cm_bias,inp_ctle,inn_ctle,
vcm_780m,VTX_CM,
vbx,vbiasn,vbiasp,
ipa,ima,ipb,imb,outpa,outpb 端子
Id 电流
outa,outb,va,vb,Vcm,Vcmfb,
Va+,Va-,Vb-,Vb+,Vout-,Vout+,
Vx-,Vx+,Vy+,Vy-,V2+,V2- 电压电平
A1,A2 增益值。

Claims (10)

1.一种用来进行基线漂移修正的装置，该装置可应用于一接收器的前端电路，该装置包含有：
多个滤波器，位于该前端电路、且耦接至该接收器的一组输入端子，用来滤波于该组输入端子上的一组输入信号以产生于一组次级端子上的一组差动信号，以供该接收器进一步使用；
一共模电压产生器，位于该前端电路、且电气连接至该组次级端子，用来产生该组差动信号之间的一共模电压；以及
一补偿电路，位于该前端电路、且电气连接至该组次级端子，用来对该组差动信号进行关于基线漂移修正的补偿，其中该补偿电路中的多个电流路径彼此关联，且该补偿电路通过该多个电流路径中的一第一电流路径与一第二电流路径，对该多个滤波器中的一第一电容器与一第二电容器进行充电/放电控制，以动态地调整该补偿的补偿量，来减少或消除该组差动信号的基线漂移效应。
2.如权利要求1所述的装置，其中该第一电容器耦接于该组输入端子中的一第一输入端子以及该组次级端子中的一第一次级端子之间，且该第一电容器具有一第一端子与一第二端子，分别耦接至该第一输入端子与该第一次级端子；该第二电容器耦接于该组输入端子中的一第二输入端子以及该组次级端子中的一第二次级端子之间，且该第二电容器具有一第一端子与一第二端子，分别耦接至该第二输入端子与该第二次级端子；以及该第一电流路径通过该第一电容器的该第二端子耦接至该第一电容器，且该第二电流路径通过该第二电容器的该第二端子耦接至该第二电容器。
3.如权利要求2所述的装置，其中该第一电流路径通过该第一电容器的该第二端子，而非通过该第一电容器的该第一端子，耦接至该第一电容器；以及该第二电流路径通过该第二电容器的该第二端子，而非通过该第二电容器的该第一端子，耦接至该第二电容器。
4.如权利要求1所述的装置，其中该补偿电路包含：
多个晶体管，用来提供彼此关联的该多个电流路径；以及
一全差分差异放大器，分别通过该全差分差异放大器的输入端子与输出端子耦接至该多个电流路径与两个晶体管，用来依据该多个电流路径上的电压电平控制该两个晶体管，其中该多个晶体管包含该两个晶体管。
5.如权利要求4所述的装置，其中除了该第一电流路径与该第二电流路径，该多个电流路径还包含一第三电流路径与一第四电流路径；以及该两个晶体管分别位于该第三电流路径与该第四电流路径上。
6.如权利要求5所述的装置，其中除了该两个晶体管，该多个晶体管还包含四组晶体管；以及该四组晶体管分别位于该第一电流路径、该第二电流路径、该第三电流路径与该第四电流路径上。
7.如权利要求4所述的装置，其中该第一电容器耦接于该组输入端子中的一第一输入端子以及该组次级端子中的一第一次级端子之间，且该第一电容器具有一第一端子与一第二端子，分别耦接至该第一输入端子与该第一次级端子；该第二电容器耦接于该组输入端子中的一第二输入端子以及该组次级端子中的一第二次级端子之间，且该第二电容器具有一第一端子与一第二端子，分别耦接至该第二输入端子与该第二次级端子；以及该全差分差异放大器的所述输入端子中的一第一输入端子通过该第一电流路径以及该第一电容器的该第二端子耦接至该第一电容器，且该全差分差异放大器的所述输入端子中的一第二输入端子通过该第二电流路径以及该第二电容器的该第二端子耦接至该第二电容器。
8.如权利要求4所述的装置，其中除了该第一电流路径与该第二电流路径，该多个电流路径还包含一第三电流路径与一第四电流路径；以及该补偿电路包含：
一组电流源，分别位于该第三电流路径与该第四电流路径上，用来控制该第三电流路径与该第四电流路径的各自的电流；
一组电阻器，彼此串联且耦接于该第三电流路径与该第四电流路径之间，用来于该组电阻器之间的一端子提供一反馈信号；以及
一反馈控制电路，耦接至该组电阻器之间的该端子且耦接至该组电流源，用来依据该反馈信号控制该组电流源，以控制该第三电流路径与该第四电流路径的各自的电流。
9.如权利要求1所述的装置，其中该共模电压产生器包含：
一组操作放大器，其包含一第一操作放大器与一第二操作放大器，其中该第一操作放大器与该第二操作放大器的各自的输出端子彼此电气连接、且电气连接至一共同输出端子，第一操作放大器与该第二操作放大器的各自的第一输入端子彼此电气连接、且电气连接至一参考电压，且第一操作放大器与该第二操作放大器的各自的第二输入端子分别电气连接至该组次级端子中的一第一次级端子与一第二次级端子；以及
一组调整电路，分别电气连接至该第一次级端子与一第二次级端子、且通过该共同输出端子电气连接至该组操作放大器，用来将该共模电压施加于该组差动信号。
10.如权利要求9所述的装置，其中该组操作放大器中的多个局部电路中的每一个局部电路包含多个晶体管，该第一操作放大器包含该多个局部电路中的一第一组局部电路，该第二操作放大器包含该多个局部电路中的一第二组局部电路，以及该第一操作放大器与该第二操作放大器共享该多个局部电路中的一局部电路，其中该第一组局部电路与该第二组局部电路中的每一组包含该局部电路。
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