CN114063699A - 直流失调校准系统及其方法 - Google Patents

Abstract

直流失调校准系统及其方法。该系统设于接收机端处理差分输入信号，操作在工作模式、第一及第二校准模式之一。包括匹配电路、均衡电路、放大电路、控制电路、第一及第二数字模拟转换电路。均衡电路电连接匹配电路，放大电路电连接均衡电路，控制电路电连接放大电路。工作模式下匹配电路针对差分输入信号提供阻抗匹配。第一及第二校准模式下分别输出第一及第二数字信号。第一及第二数字模拟转换电路分别根据第一及第二数字信号分别产生第一及第二差分校准信号。第一校准模式下放大电路根据第一差分校准信号产生第一放大信号，回馈并调整第一数字信号；第二校准模式下均衡电路及放大电路根据第二数字信号产生第二放大信号，回馈并调整第二数字信号。

Description

直流失调校准系统及其方法

技术领域

本发明涉及直流失调校准领域，具体是一种直流失调校准系统及其方法。

背景技术

随着集成电路工艺的不断进步，使得高速串行通信技术得到进一步的发展，然而随着时钟速度的提高以及传输中的各种不理想因素(例如，传输线损耗、工艺偏差)，都会造成高速接收端电路的传输性能下降，甚至无法达到高速数据传输协议的需求。针对上述情况，需要在高速接收端电路中加入终端匹配电路、均衡电路及灵敏放大器来克服，但是加入这些电路也引入工艺偏差及直流失调误差，因此消除这些误差就变得十分重要。目前消除直流失调的技术有直接通过增大器件面积来减少失调误差，另外就是通过加入模拟辅助电路来校准失调误差。通过直接增大器件面积来减少失调误差，这种方法虽然简单但是会影响到高速接收端电路的工作速度。通过加入模拟辅助电路的方法就是利用低通滤波器先滤除信号的高频分量得到直流电平来控制消除直流失调，但缺点在于低通滤波器电路也需要占用器件面积，同时也会影响到高速接收端电路的工作速度。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种直流失调校准系统及其方法，藉以解决现有技术存在的问题。

在一些实施例，直流失调校准系统设置于接收机端处理差分输入信号，适于操作在工作模式、第一校准模式及第二校准模式中的一者。直流失调校准系统包括匹配电路、均衡电路、放大电路、控制电路、第一数字模拟转换电路及第二数字模拟转换电路。均衡电路电连接匹配电路，放大电路电连接均衡电路，控制电路电连接所述放大电路。当于工作模式下，匹配电路针对差分输入信号提供阻抗匹配。当于第一校准模式下控制电路输出第一数字信号，当于第二校准模式下输出第二数字信号。第一数字模拟转换电路根据第一数字信号产生第一差分校准信号，第二数字模拟转换电路根据第二数字信号产生第二差分校准信号。其中当于第一校准模式下，放大电路根据第一差分校准信号产生第一放大信号，回馈至控制电路以调整第一数字信号，藉以降低放大电路的直流失调；当于第二校准模式下，均衡电路及放大电路根据第二数字信号产生第二放大信号，回馈至所述控制电路以调整第二数字信号，藉以降低均衡电路的直流失调。

在一些实施例，所述匹配电路包括二匹配输入端、二匹配输出端、固定信号输入端、终端阻抗元件、共模阻抗元件、第一开关及第二开关。终端阻抗元件电连接于所述二匹配输入端之间。共模阻抗元件电连接于所述二匹配输出端之间。第一开关电连接于所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间。第二开关电连接于所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间。二匹配输入端用于接收所述差分输入信号。二匹配输出端用于输出差分匹配输出信号。固定信号输入端用于接收固定信号。其中，当于所述第一校准模式下，所述第一开关根据所述第一数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述第一数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述固定信号产生所述差分匹配输出信号；当于所述第二校准模式下，所述第一开关根据所述第二数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述第二数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述固定信号产生所述差分匹配输出信号。在一些实施例，当于所述工作模式下，所述控制电路输出工作数字信号，所述第一开关根据所述工作数字信号导通所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述工作数字信号断开所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述差分输入信号产生差分匹配输出信号。

在一些实施例，所述均衡电路包括第一多级放大电路、第二多级放大电路、第三开关及第四开关。第一多级放大电路包括初级放大电路及次级放大电路，所述初级放大电路根据所述匹配电路的差分匹配输出信号产生差分初级输出信号，所述次级放大电路根据所述第二差分校准信号及所述差分初级输出信号产生差分次级输出信号。第二多级放大电路包括二放大输入端及二放大输出端，根据从所述二放大输入端接收的所述差分次级输出信号，于所述二放大输出端输出差分均衡输出信号。第三开关电连接于所述二放大输入端之间。第四开关电连接于所述二放大输出端之间。其中，当于所述第一校准模式下，所述均衡电路根据所述第一数字信号导通所述第三开关及所述第四开关；当于所述第二校准模式下，所述均衡电路根据所述第二数字信号断开所述第三开关及所述第四开关。

在一些实施例，当于所述工作模式下，所述控制电路输出工作数字信号，所述均衡电路根据所述工作数字信号断开所述第三开关及所述第四开关。

在一些实施例，所述放大电路包括负载电路、第一电流源、第二电流源、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管及第四晶体管。负载电路包括第一负载端及第二负载端。第一晶体管包括第一输出端、第一控制端及第一电流端，所述第一输出端电连接所述第一负载端，所述第一电流端电连接所述第一电流源。第二晶体管包括第二输出端、第二控制端及第二电流端，所述第二输出端电连接所述第二负载端，所述第二电流端电连接所述第一电流端。第三晶体管包括第三输出端、第三控制端及第三电流端，所述第三输出端电连接所述第一输出端，所述第三电流端电连接所述第二电流源。第四晶体管包括第四输出端、第四控制端及第四电流端，所述第四输出端电连接所述第二输出端，所述第四电流端电连接所述第三电流端。其中，所述放大电路在所述第一控制端及所述第四控制端接收所述第一差分校准信号，以及在所述第二控制端及所述第三控制端接收所述均衡电路的差分均衡输出信号，在所述第二负载端输出对应的放大输出信号至所述控制电路。

在一些实施例，于所述第一校准模式下，当所述第一数字信号等于第一目标信号时，所述控制电路根据所述第一放大信号小于第一阀值以停止调整所述第一数字信号，并切换成操作于所述第二校准模式；于所述第二校准模式或所述工作模式下，所述控制电路输出所述第一目标信号，所述第一数字模拟转换电路根据所述第一目标信号产生对应的所述第一差分校准信号。

在一些实施例，于所述第二校准模式下，当所述第二数字信号等于第二目标信号时，所述控制电路根据所述第二放大信号小于第二阀值以停止调整所述第二数字信号，并切换成操作于所述工作模式；于所述工作模式下，所述控制电路输出所述第二目标信号，所述第二数字模拟转换电路根据所述第二目标信号产生对应的所述第二差分校准信号。

在一些实施例，所述第一差分校准信号是电压信号，所述第二差分校准信号是电流信号。

在一些实施例，当于所述第一校准模式下，所述控制电路根据所述第一放大信号大于第一阀值，利用二分查找算法调整所述第一数字信号；于所述第二校准模式下，所述控制电路根据所述第二放大信号大于第二阀值，利用所述二分查找算法调整所述第二数字信号。

在一些实施例，直流失调校准方法适于操作在工作模式、第一校准模式及第二校准模式中之一者。直流失调校准方法包括：当于工作模式下，利用匹配电路针对差分输入信号提供阻抗匹配；当于第一校准模式下：利用控制电路输出第一数字信号；利用第一数字模拟转换电路根据第一数字信号产生第一差分校准信号；以及，利用放大电路根据第一差分校准信号产生第一放大信号，回馈第一放大信号至控制电路以调整第一数字信号，藉以降低放大电路的直流失调；以及，当于第二校准模式下：利用控制电路输出第二数字信号；利用第二数字模拟转换电路根据第二数字信号产生第二差分校准信号；以及，利用均衡电路及放大电路根据第二数字信号产生第二放大信号，回馈第二放大信号至控制电路以调整第二数字信号，藉以降低均衡电路的直流失调。

在一些实施例，所述直流失调校准方法更包括匹配电路控制方法，所述匹配电路控制方法控制所述匹配电路输出的差分匹配输出信号，所述匹配电路包括二匹配输入端、二匹配输出端及固定信号输入端，所述二匹配输入端用于接收所述差分输入信号，所述固定信号输入端用于接收固定信号。所述匹配电路控制方法包括：当于所述第一校准模式下：根据所述第一数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；根据所述第一数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；以及，根据所述固定信号在所述二匹配输出端输出所述差分匹配输出信号；以及，当于所述第二校准模式下：根据所述第二数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；根据所述第二数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；以及，根据所述固定信号在所述二匹配输出端输出所述差分匹配输出信号。

综上，本发明一些实施例提供的一种直流失调校准系统及其方法，能够利用控制电路、第一数字模拟转换电路及第二数字模拟转换电路以校准匹配电路、均衡电路及放大电路处理差分输入信号时的直流失调。其中当于第一校准模式，控制电路根据放大电路回馈的放大信号调整输出的第一数字信号，第一数字模拟转换电路根据第一数字信号输出第一差分校准信号至放大电路以调整直流失调。当于第二校准模式控制电路根据放大电路回馈的放大信号调整输出的第二数字信号，第二数字模拟转换电路根据第二数字信号输出第二差分校准信号至均衡电路以调整直流失调。当于所述工作模式下，匹配电路能针对差分输入信号提供阻抗匹配。因此，直流失调校准系统能消除直流失调。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明一些实施例的直流失调校准系统的方框示意图。

图2是本发明一些实施例的直流失调校准系统的电路示意图。

图3是本发明一些实施例的直流失调校准系统的时序示意图。

图4是本发明一些实施例的第一多级放大电路的示意图。

图5是本发明一些实施例的第二多级放大电路的示意图。

图6是本发明一些实施例的放大电路的示意图。

图7是本发明一些实施例的第一数字模拟转换电路的示意图。

图8是本发明一些实施例的第一数位信号与第一差分校准信号的关系示意图。

图9是本发明一些实施例的第二数字模拟转换电路的示意图。

图10是本发明一些实施例的第二数位信号与第二差分校准信号的关系示意图。

图11是本发明一些实施例的直流失调校准方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1是本发明一些实施例的直流失调校准系统10的方框示意图，图2是本发明一些实施例的直流失调校准系统10的电路示意图，图3是本发明一些实施例的直流失调校准系统10的时序示意图。请同时参阅图1、图2及图3，在一些实施例，直流失调校准系统10设置于接收机端处理差分输入信号Vin，直流失调校准系统10适于操作在工作模式M3、第一校准模式M1及第二校准M2模式中之一者。直流失调校准系统10包括匹配电路100、均衡电路200、放大电路300、控制电路400、第一数字模拟转换电路500及第二数字模拟转换电路600。其中均衡电路200电连接匹配电路100，放大电路300电连接均衡电路200，控制电路400电连接放大电路300，第一数字模拟转换电路500电连接于控制电路400与放大电路300之间，第二数字模拟转换电路600电连接于控制电路400与均衡电路200之间。当于工作模式M3下，匹配电路100针对差分输入信号Vin提供阻抗匹配。

在一些实施例，当于第一校准模式M1下，控制电路400输出第一数字信号S1，第一数字模拟转换电路500根据第一数字信号S1产生第一差分校准信号D1。放大电路300根据第一差分校准信号D1产生第一放大信号，并回馈第一放大信号至控制电路400以调整第一数字信号S1，藉以降低放大电路300的直流失调。

在一些实施例，当于第二校准模式M2下，控制电路400输出第二数字信号S2，第二数字模拟转换电路600根据第二数字信号S2产生第二差分校准信号D2。均衡电路200及放大电路300根据第二数字信号S2产生第二放大信号，并回馈第二放大信号至控制电路400以调整第二数字信号S2，藉以降低均衡电路200的直流失调。

在一些实施例，具体而言，收发机(图未绘示)包括接收机端及发射机端，接收机端用于接收射频信号，发射机端用于接收射频信号。收发机的接收机端能单独以接收机的形式进行运作，其中匹配电路100、均衡电路200及放大电路300是接收机的前端电路。在一些实施例，直流失调校准系统10设置于接收机端，用于根据差分输入信号Vin产生对应的放大输出信号Vout，并且将放大输出信号Vout输出至接收机的其他电路以进行处理。需特别说明的是，第一放大信号及第二放大信号分别是不同实施例中的放大输出信号Vout。于此，直流失调校准系统10利用控制电路400响应放大电路300回馈的放大输出信号Vout，于第一校准模式M1下，利用第一数字模拟转换电路500调整第一数字信号S1，或于第二校准模式M2下，利用第二数字模拟转换电路600调整第二数字信号S2，以达成降低接收机的前端电路的直流失调的功能。

在一些实施例，直流失调校准系统10还适于操作在未校准工作模式M0。如图3所示的时序示意图，直流失调校准系统10依序操作于未校准工作模式M0、第一校准模式M1、第二校准模式M2及工作模式M3。具体而言，于未校准工作模式M0，控制电路400未输出第一数字信号S1及第二数字信号S2。于此，也可当作控制电路400输出未校准的第一数字信号S1及第二数字信号S2(例如，电压为0的数字信号)。

在一些实施例，于第一校准模式M1下，当第一数字信号S1等于第一目标信号T1时，控制电路400根据第一放大信号小于第一阀值(图未绘示)以停止调整第一数字信号S1，并切换成操作于第二校准模式M2。于第二校准模式M2或工作模式M3下，控制电路400输出第一目标信号T1，第一数字模拟转换电路500根据第一目标信号T1产生对应的第一差分校准信号D1。具体而言，在一些实施例，当第一放大信号小于第一阀值，代表控制电路400已将放大电路300的直流失调降低，使放大电路300的直流失调不会显著影响放大输出信号Vout。也就是，于第二校准模式M2或工作模式M3下，当控制电路400输出第一目标信号T1，能使第一放大信号小于第一阀值，并且放大电路300的直流失调能被忽略(例如，放大电路300的直流失调降低约80％)。需特别说明的是，控制电路400能同时输出第一目标信号T1及第二数字信号S2。

在一些实施例，于第二校准模式M2下，当第二数字信号S2等于第二目标信号T2时，控制电路400根据第二放大信号小于第二阀值(图未绘示)以停止调整第二数字信号S2，并切换成操作于工作模式M3。于工作模式M3下，控制电路400输出第二目标信号T2，第二数字模拟转换电路600根据第二目标信号T2产生对应的第二差分校准信号D2。具体而言，在一些实施例，当第二放大信号小于第二阀值，代表控制电路400已将均衡电路200的直流失调降低，使均衡电路200的直流失调不会显著影响放大输出信号Vout。需特别说明的是，由于放大电路300的直流失调已藉由第一目标信号T1所降低，因此第二目标信号T2降低的是均衡电路200的直流失调。也就是，于第二校准模式M2或工作模式M3下，当控制电路400输出第二目标信号T2，能使第二放大信号小于第二阀值，并且均衡电路200的直流失调能被忽略(例如，均衡电路200的直流失调降低约80％)。需特别说明的是，控制电路400能同时输出第一目标信号T1及第二目标信号T2。因此，在一些实施例，于第二校准模式M2下，控制电路400保持输出第一目标信号T1。于工作模式M3下，控制电路400保持输出第一目标信号T1及第二目标信号T2，以降低直流失调。在一些实施例，控制电路400以二分查找算法调整第一数字信号S1及第二数字信号S2。

在一些实施例，直流失调校准系统10根据启动信号从未校准工作模式M0切换成第一校准模式M1，启动信号例如但不限于从直流失调校准系统10的外部接收或内部产生。当直流失调校准系统10从未校准工作模式M0切换成第一校准模式M1，控制电路400开始根据第一放大信号调整第一数字信号S1，直到第一数字信号S1调整至第一目标信号T1。当直流失调校准系统10从第一校准模式M1切换成第二校准模式M2，控制电路400开始根据第二放大信号调整第二数字信号S2，直到第一数字信号S2调整至第二目标信号T2。于此，控制电路400保持输出第一目标信号T1。当直流失调校准系统10从第二校准模式M2切换成工作模式M3，控制电路400保持输出第一目标信号T1及第二目标信号T2。

在一些实施例，匹配电路100包括二匹配输入端110、二匹配输出端120、固定信号输入端130、终端阻抗元件140、共模阻抗元件150、第一开关160及第二开关170。其中终端阻抗元件140电连接于二匹配输入端110之间，共模阻抗元件150电连接于二匹配输出端120之间，第一开关160电连接于二匹配输入端110与二匹配输出端120之间，第二开关170电连接于固定信号输入端130与二匹配输出端120之间。二匹配输入端110用于接收差分输入信号Vin，二匹配输出端用于输出差分匹配输出信号V1，固定信号输入端130用于接收第一固定信号Vt1。在一些实施例，匹配电路100还包括二电容器180，其中一个电容器180电连接于匹配输出端120的正端与第一开关160之间，另一个电容器180电连接于匹配输出端120负端与第一开关160之间。

在一些实施例，当于第一校准模式M1下，第一开关160根据第一数字信号S1断开二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接，第二开关170根据第一数字信号S1导通固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接，匹配电路100根据第一固定信号Vt1产生差分匹配输出信号V1。

在一些实施例，当于第二校准模式M2下，第一开关160根据第二数字信号S2断开二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接，第二开关170根据第二数字信号S2导通固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接，匹配电路100根据第一固定信号Vt1产生差分匹配输出信号V1。需特别说明的是，当于第一校准模式M1或第二校准模式M2下，第一开关160为断开，因此差分匹配输出信号V1不受差分输入信号Vin影响。并且第二开关170为导通，因此匹配电路100能根据第一固定信号Vt1屏蔽外部输入匹配电路100的其他干扰信号。

在一些实施例，当于工作模式M3下，控制电路400输出工作数字信号S3。第一开关160根据工作数字信号S3导通二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接，第二开关170根据工作数字信号S3断开固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接，匹配电路100根据差分输入信号Vin产生差分匹配输出信号V1。

在一些实施例，终端阻抗元件140包括第一终端阻抗元件、第二终端阻抗元件及终端阻抗固定输入端，第一终端阻抗元件与第二终端元件以串联的方式电连接于二匹配输入端110之间，终端阻抗固定输入端位于第一终端阻抗元件与第二终端元件之间的电连接处，终端阻抗固定输入端用于接收第二固定信号Vt2。在一些实施例，共模阻抗元件150包括第一共模阻抗元件、第二共模阻抗元件及共模阻抗固定输入端，第一共模阻抗元件与第二共模元件以串联的方式电连接于二匹配输出端120之间，共模阻抗固定输入端位于第一共模阻抗元件与第二共模阻抗元件之间的电连接处，共模阻抗固定输入端用于接收第三固定信号Vt3。

在一些实施例，二匹配输入端110没有接收差分输入信号Vin，而是接收外部固定信号时(例如，修调电流源电连接于二匹配输入端110以提供修调电流信号)，控制电路400能输出修调数字信号S0以修调终端阻抗元件140。终端阻抗元件140包括多个终端可调电阻器及多个终端常开电阻器，终端可调电阻器能根据修调数字信号S0以调整为开启或关闭(例如，终端可调电阻器为全开或全关)，终端常开电阻器则为常态开启，并且不受修调数字信号S0影响。于此，控制电路400输出修调数字信号S0，第一开关160根据修调数字信号S0，断开二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接，第二开关170根据修调数字信号S0导通固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接。因此，控制电路400能根据二匹配输入端110接收的修调电流信号、终端阻抗元件140的正端电压值及负端电压值以分别获得终端阻抗元件140的全关电阻值及全开电阻值。而后，控制电路400再根据全关电阻值、全开电阻值、终端可调电阻器的个数及终端常开电阻器的个数以获得修调数字信号S0与终端阻抗元件140的电阻值之间的方程式，方程式如下所列：

其中，「Rl」是全开电阻值，「Rh」是全关电阻值，「Rt」是终端阻抗元件140的电阻值，「X」代表终端可调电阻器与终端常开电阻器的总和个数，「Y」代表终端常开电阻器的个数，「X-Y」代表终端可调电阻器的个数。具体而言，式(1)能利用下列公式推导获得：

Rs＝Rt*(S0+Y) 式(5)

其中，当终端可调电阻器根据修调数字信号S0而全部关闭时，「Vph」是终端阻抗元件140的正端电压值，「Vnh」是终端阻抗元件140的负端电压值。当终端可调电阻器根据修调数字信号S0而全部开启时，「Vpl」是终端阻抗元件140的正端电压值，「Vnl」是终端阻抗元件140的负端电压值。「It」是修调电流信号的电流值，「Rs」是一个终端可调电阻器的电阻值或一个终端常开电阻器的电阻值，「Rp」是寄生电阻的电阻值。在一些实施例，寄生电阻主要来自于量测终端阻抗元件140的正端电压值及负端电压值的测试仪器或测试电路。具体而言，式(4)能利用式(2)减去式(3)来获得。因此，再将式(4)代入式(5)，即可获得式(1)。

在一些实施例，当控制电路400输出的修调数字信号S0等于匹配目标信号T0时，匹配电路100根据匹配目标信号T0调整特定数量的终端可调电阻器为开启，并且匹配电路100根据终端可调电阻器的开启数量对差分输入信号Vin提供阻抗匹配。

图4是本发明一些实施例的第一多级放大电路210的示意图，图5是本发明一些实施例的第二多级放大电路230的示意图，图6是本发明一些实施例的放大电路300的示意图。请同时参阅图2、图4、图5及图6，在一些实施例，均衡电路200包括第一多级放大电路210、第三开关220、第二多级放大电路230及第四开关240。第一多级放大电路210包括第一初级放大电路212及第一次级放大电路214，第一初级放大电路212包括二第一初级放大输入端212A及二第一初级放大输出端212B，第一次级放大电路214包括二第一次级放大输入端214A及二第一次级放大输出端214B。第一初级放大电路212的二第一初级放大输入端212A电连接匹配电路100的二匹配输出端120，第一初级放大电路212的二第一初级放大输出端212B电连接第一次级放大电路214的二第一次级放大输入端214A及第二数字模拟转换电路600。

在一些实施例，第二多级放大电路230包括第二初级放大电路232及第二次级放大电路234，第二初级放大电路232包括二第二初级放大输入端232A及二第二初级放大输出端232B，第二次级放大电路234包括二第二次级放大输入端234A及二第二次级放大输出端234B。第二初级放大电路232的二第二初级放大输入端232A电连接第一次级放大电路214的二第一次级放大输出端214B，第二初级放大电路232的二第二初级放大输出端232B电连接第二次级放大电路234的二第二次级放大输入端234A，第二次级放大电路234的二第二初级放大输出端234A电连接放大电路300。第三开关220电连接于第二初级放大电路232的二第二初级放大输入端232A之间，第四开关240电连接于第二次级放大电路234的二第二初级放大输出端234A之间。

在一些实施例，第一初级放大电路212根据匹配电路100的差分匹配输出信号V1产生第一差分初级输出信号V2，第一次级放大电路214根据第二差分校准信号D2(例如，图4所示的第二差分校准信号的正信号D2P及第二差分校准信号的负信号D2N)及第一差分初级输出信号V2以产生第一差分次级输出信号V3。第二初级放大电路232根据第一次级放大电路214的第一差分次级输出信号V3产生第二差分初级输出信号V4，第二次级放大电路234根据第二差分初级输出信号V4产生差分均衡输出信号V5(即，第二差分次级输出信号)。在一些实施例，第一多级放大电路210用于补偿差分匹配输出信号V1的高频段损耗，第二多级放大电路230用于加强第一差分次级输出信号V3的整体频段的强度。

在一些实施例，当于第一校准模式M1下，均衡电路200根据第一数字信号S1导通第三开关220及第四开关240。当于第二校准模式M2下，均衡电路200根据第二数字信号S2断开第三开关220及第四开关240。当于工作模式M3下，控制电路400输出工作数字信号S3。均衡电路200根据工作数字信号S3断开第三开关220及第四开关240。

请参照图4，在一些实施例，第一初级放大电路212包括晶体管M1、晶体管M2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、电容器C1、电流源I1及电流源I2。晶体管M1包括输出端P12、控制端P14及电流端P16，晶体管M2包括输出端P22、控制端P24及电流端P26，其中控制端P14及控制端P24就是二第一初级放大输入端212A，输出端P12及输出端P22就是二第一初级放大输出端212B。电阻器R1电连接于工作电压端与输出端P12之间，电阻器R2电连接于工作电压端与输出端P22之间。电阻器R3电连接于电流端P16与电流端P26之间，电容器C1电连接于电流端P16与电流端P26之间，电流源I1电连接于电流端P16与接地端之间，电流源I2电连接于电流端P26与接地端之间。第一次级放大电路214包括晶体管M3、晶体管M4、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电容器C2、电流源I3及电流源I4。晶体管M3包括输出端P32、控制端P34及电流端P36，晶体管M4包括输出端P42、控制端P44及电流端P46，其中控制端P34及控制端P44就是二第二初级放大输入端232A，输出端P32及输出端P42就是二第二初级放大输出端232B。第一次级放大电路214的电路连接方式类似于第一初级放大电路212，于此不再赘述。

请参照图5，在一些实施例，第二初级放大电路232包括晶体管M5、晶体管M6、电阻器R7、电阻器R8及电流源I5。晶体管M5包括输出端P52、控制端P54及电流端P56，晶体管M6包括输出端P62、控制端P64及电流端P66，其中控制端P54及控制端P64就是二第二初级放大输入端232A，输出端P52及输出端P62就是二第二初级放大输出端232B。电阻器R7电连接于工作电压端与输出端P52之间，电阻器R8电连接于工作电压端与输出端P62之间，电流源I1电连接于电流端P56及电流端P66。第二次级放大电路234包括晶体管M7、晶体管M8、电阻器R9、电阻器R10及电流源I6。晶体管M7包括输出端P72、控制端P74及电流端P76，晶体管M8包括输出端P82、控制端P84及电流端P86，其中控制端P74及控制端P84就是二第二次级放大输入端234A，输出端P72及输出端P82就是二第二次级放大输出端234B。第二次级放大电路234的电路连接方式类似于第二初级放大电路232，于此不再赘述。

请同时参阅图2及图6，在一些实施例，放大电路300包括负载电路310、第一电流源320、第二电流源330、第一晶体管340、第二晶体管350、第三晶体管360及第四晶体管370。负载电路310包括第一负载端312、第二负载端314及工作电压端，第一晶体管340包括第一输出端342、第一控制端344及第一电流端346，第二晶体管350包括第二输出端352、第二控制端354及第二电流端356，第三晶体管360包括第三输出端362、第三控制端364及第三电流端366，第四晶体管370包括第四输出端372、第四控制端374及第四电流端376。其中第一输出端342电连接第一负载端312，第一控制端344电连接第一数字模拟转换电路500，第一电流端346电连接第一电流源320。第二输出端352电连接第二负载端314，第二控制端354电连接均衡电路200的二第二初级放大输出端234A的其中一端，第二电流端356电连接第一电流源320。第三输出端352电连接第一输出端342，第三控制端354电连接第一数字模拟转换电路500，第三电流端356电连接第二电流源330。第四输出端372电连接第二输出端352，第四控制端374电连接均衡电路200的二第二初级放大输出端234A的其中另一端，第四电流端376电连接第二电流源330。放大电路300根据在第一控制端344及第四控制端374接收第一差分校准信号D1(例如，图6所示的第一差分校准信号的正信号D1P及第一差分校准信号的负信号D1N)，以及在第二控制端354及第三控制端364接收均衡电路200的差分均衡输出信号V5(例如，图6所示的差分均衡输出信号的正信号V5P及差分均衡输出信号的负信号V5N)，在第二负载端314产生放大输出信号Vout。

需特别说明的是，在一些实施例，当于第一校准模式M1下，均衡电路200根据第一数字信号S1导通第三开关220及第四开关240。于此，第二多级放大电路230的二第二初级放大输入端232A之间为短路，第二次级放大电路234的二第二初级放大输出端234A之间为短路，因此均衡电路200输出的差分均衡输出信号V5等于共模电压信号，也就是第二控制端354及第三控制端364接收的是相同的共模电压信号。所以，共模电压信号能根据第一控制端344及第四控制端374接收的第一差分校准信号D1调整输出的放大输出信号Vout。

图7是本发明一些实施例的第一数字模拟转换电路500的示意图。请参阅图7，在一些实施例，第一数字模拟转换电路500包括第一译码电路510、第一电流镜电路520、第一晶体管组530、第二晶体管组540、第一R-2R梯状网络电阻电路550及第二R-2R梯状网络电阻电路560。第一晶体管组530包括第一输出端组532、第一控制端组534及第一电流端组536，第二晶体管组540包括第二输出端组542、第二控制端组544及第二电流端组546。其中第一译码电路510电连接控制电路400，第一R-2R梯状网络电阻电路550电连接于工作电压端与第一输出端组532之间，第一控制端组534电连接第一译码电路510，第一电流端组536电连接第一电流镜电路520，第二R-2R梯状网络电阻电路560电连接于工作电压端与第二输出端组542之间，第二控制端组544电连接第一译码电路510，第二电流端组546电连接第一电流镜电路520。

图8是本发明一些实施例的第一数位信号S1与第一差分校准信号D1的关系示意图。请参阅图7及图8，在一些实施例，第一译码电路510根据第一数字信号S1产生第一正译码信号组S1P[M：0]及第一负译码信号组S1N[M：0]。第一电流镜电路520、第一晶体管组530、第二晶体管组540、第一R-2R梯状网络电阻电路550及第二R-2R梯状网络电阻电路560，根据第一控制端组534接收的第一正译码信号组S1P[M：0]及第二控制端组544接收的第一负译码信号组S1N[M：0]，于第一输出端组532产生第一差分校准信号的正信号D1P，并且于第二输出端组542产生第一差分校准信号的负信号D1N。具体而言，第一差分校准信号D1包括第一差分校准信号的正信号D1P及第一差分校准信号的负信号D1N。在一些实施例，当第一差分校准信号D1是电压信号时，第一数位信号S1与第一差分校准信号的正信号D1P及第一差分校准信号的负信号D1N的关系如图8所示。

图9是本发明一些实施例的第二数字模拟转换电路600的示意图。请参阅图9，在一些实施例，第二数字模拟转换电路600包括第二译码电路610、第二电流镜电路620、第五晶体管630及第六晶体管640。第二电流镜电路620包括参考晶体管622、多个镜像晶体管624及多个镜像开关元件626，参考晶体管622包括参考电流端622A、参考控制端622B及参考接地端622C，各个镜像晶体管624分别包括镜像电流端624A、镜像控制端624B及镜像接地端624C。第五晶体管630包括第五输出端632、第五控制端634及第五电流端636，第六晶体管640包括第六输出端642、第六控制端644及第六电流端646。其中第二译码电路610电连接控制电路400，参考电流端622A电连接参考控制端622B，镜像开关元件626以一对一方式对应于镜像晶体管624，各个镜像开关元件626电连接于参考晶体管622的参考控制端622B与对应的镜像晶体管624的镜像控制端624B之间，各个镜像晶体管624的镜像电流端624A电连接第五晶体管630的第五电流端636及第六晶体管640的第六电流端646。第五输出端632电连接均衡电路200的控制端P34，第五控制端634电连接第二译码电路610，第六输出端642电连接均衡电路200的控制端P44，第六控制端644电连接第二译码电路610。

图10是本发明一些实施例的第二数位信号S2与第二差分校准信号D2的关系示意图。请参阅图9及图10，在一些实施例，第二译码电路610根据第二数字信号S2产生第二正译码信号组S2P[N：0]及第二负译码信号组S2N[N：0]，第二正译码信号组S2P[N：0]包括多个子信号(例如，S2P[N]、S2P[N-1]、...、S2P[0])。各个镜像开关元件626以一对一的方式对应于第二正译码信号组S2P[N：0]中的各个子信号，也就是各个镜像开关元件626分别响应第二正译码信号组S2P[N：0]其中对应的一个子信号而导通或断开，并且第二电流镜电路620根据各个镜像开关元件626导通的数量控制提供给第五晶体管630及第六晶体管640的电流。第五晶体管630及第六晶体管640根据第五控制端634接收的第二正译码信号组S2P[N：0]的其中一个子信号、第六控制端644接收的第二负译码信号组S2N[N：0]的其中一个子信号、以及第二电流镜620电路提供的电流，于第五输出端632产生第二差分校准信号的正信号D2P，并且于第六输出端642产生第二差分校准信号的负信号D2N。

需特别说明的是，在一些实施例，对应子信号S2P[N]的镜像开关元件626能常设为导通，第五控制端634接收第二正译码信号组S2P[N：0]其中的子信号S2P[N]及第六控制端644接收第二负译码信号组S2N[N：0]其中的子信号S2N[N]。在一些实施例，第二差分校准信号D2是电流信号。具体而言，第二差分校准信号D2包括第二差分校准信号的正信号D2P及第二差分校准信号的负信号D2N。在一些实施例，当第二差分校准信号D2是电流信号时，第二数位信号S2与第二差分校准信号的正信号D2P及第二差分校准信号的负信号D2N的关系如图10所示。

图11是本发明一些实施例的直流失调校准方法的流程图。请参阅图1及图11，在一些实施例，直流失调校准方法适于操作在工作模式、第一校准模式及第二校准模式中之一者。直流失调校准方法包括：工作模式步骤(步骤S100)、第一校准模式步骤(步骤S200)及第二校准模式步骤(步骤S300)。其中，当于工作模式下，工作模式步骤S100包括：利用匹配电路100针对差分输入信号Vin提供阻抗匹配(步骤S110)。当于第一校准模式M1下，第一校准模式步骤(步骤S200)包括：利用控制电路400输出第一数字信号S1(步骤S210)；利用第一数字模拟转换电路500根据第一数字信号S1产生第一差分校准信号D1(步骤S220)；以及，利用放大电路300根据第一差分校准信号D1产生第一放大信号，回馈第一放大信号至控制电路400以调整第一数字信号S1，藉以降低放大电路300的直流失调(步骤S230)。当于第二校准模式M2下，第二校准模式步骤(步骤S300)：利用控制电路400输出第二数字信号S2(步骤S310)；利用第二数字模拟转换电路600根据第二数字信号S2产生第二差分校准信号D2(步骤S320)；以及，利用均衡电路200及放大电路300根据第二数字信号S2产生第二放大信号，回馈第二放大信号至控制电路400以调整第二数字信号S2，藉以降低均衡电路200的直流失调(步骤S330)。

请续参阅图2，在一些实施例，直流失调校准方法更包括匹配电路控制方法。匹配电路控制方法控制匹配电路100输出的差分匹配输出信号V1，匹配电路控制方法包括：当于第一校准模式M1下：根据第一数字信号S1断开二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接；根据第一数字信号S1导通固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接；以及，根据固定信号(即，第一固定信号Vt1)在二匹配输出端120输出差分匹配输出信号V1；以及，当于第二校准模式M2下：根据第二数字信号S2断开二匹配输入端110与二匹配输出端120之间的电连接；根据第二数字信号S2导通固定信号输入端130与二匹配输出端120之间的电连接；以及，根据固定信号(即，第一固定信号Vt1)在二匹配输出端120输出差分匹配输出信号V1。

综上，本发明一些实施例提供的一种直流失调校准系统及其方法，能够利用控制电路、第一数字模拟转换电路及第二数字模拟转换电路以校准匹配电路、均衡电路及放大电路处理差分输入信号时的直流失调。其中当于第一校准模式，控制电路根据放大电路回馈的放大信号调整输出的第一数字信号，第一数字模拟转换电路根据第一数字信号输出第一差分校准信号至放大电路以调整直流失调。当于第二校准模式控制电路根据放大电路回馈的放大信号调整输出的第二数字信号，第二数字模拟转换电路根据第二数字信号输出第二差分校准信号至均衡电路以调整直流失调。当于所述工作模式下，匹配电路能针对差分输入信号提供阻抗匹配。因此，直流失调校准系统能消除直流失调。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种直流失调校准系统，其特征在于，设置于接收机端处理差分输入信号，适于操作在工作模式、第一校准模式及第二校准模式中的一者，所述直流失调校准系统包括：

匹配电路，当于所述工作模式下，针对所述差分输入信号提供阻抗匹配；

均衡电路，电连接所述匹配电路；

放大电路，电连接所述均衡电路；

控制电路，电连接所述放大电路，当于所述第一校准模式下输出第一数字信号，当于所述第二校准模式下输出第二数字信号；

第一数字模拟转换电路，根据所述第一数字信号产生第一差分校准信号；及

第二数字模拟转换电路，根据所述第二数字信号产生第二差分校准信号；

其中，当于所述第一校准模式下，所述放大电路根据所述第一差分校准信号产生第一放大信号，回馈至所述控制电路以调整所述第一数字信号，藉以降低所述放大电路的直流失调；当于所述第二校准模式下，所述均衡电路及所述放大电路根据所述第二数字信号产生第二放大信号，回馈至所述控制电路以调整所述第二数字信号，藉以降低所述均衡电路的直流失调。

2.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，所述匹配电路包括：

二匹配输入端，用于接收所述差分输入信号；

二匹配输出端，用于输出差分匹配输出信号；

固定信号输入端，用于接收固定信号；

终端阻抗元件，电连接于所述二匹配输入端之间；

共模阻抗元件，电连接于所述二匹配输出端之间；

第一开关，电连接于所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间；及

第二开关，电连接于所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间；

其中，当于所述第一校准模式下，所述第一开关根据所述第一数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述第一数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述固定信号产生所述差分匹配输出信号；当于所述第二校准模式下，所述第一开关根据所述第二数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述第二数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述固定信号产生所述差分匹配输出信号。

3.根据权利要求2所述的直流失调校准系统，其特征在于，当于所述工作模式下，所述控制电路输出工作数字信号，所述第一开关根据所述工作数字信号导通所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述第二开关根据所述工作数字信号断开所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接，所述匹配电路根据所述差分输入信号产生差分匹配输出信号。

4.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，所述均衡电路包括：

第一多级放大电路，包括：初级放大电路及次级放大电路，所述初级放大电路根据所述匹配电路的差分匹配输出信号产生差分初级输出信号，所述次级放大电路根据所述第二差分校准信号及所述差分初级输出信号产生差分次级输出信号；

第二多级放大电路，包括二放大输入端及二放大输出端，根据从所述二放大输入端接收的所述差分次级输出信号，于所述二放大输出端输出差分均衡输出信号；

第三开关，电连接于所述二放大输入端之间；及

第四开关，电连接于所述二放大输出端之间；

其中，当于所述第一校准模式下，所述均衡电路根据所述第一数字信号导通所述第三开关及所述第四开关；当于所述第二校准模式下，所述均衡电路根据所述第二数字信号断开所述第三开关及所述第四开关。

5.根据权利要求4所述的直流失调校准系统，其特征在于，当于所述工作模式下，所述控制电路输出工作数字信号，所述均衡电路根据所述工作数字信号断开所述第三开关及所述第四开关。

6.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，所述放大电路包括：

负载电路，包括第一负载端及第二负载端；

第一电流源；

第二电流源；

第一晶体管，包括第一输出端、第一控制端及第一电流端，所述第一输出端电连接所述第一负载端，所述第一电流端电连接所述第一电流源；

第二晶体管，包括第二输出端、第二控制端及第二电流端，所述第二输出端电连接所述第二负载端，所述第二电流端电连接所述第一电流端；

第三晶体管，包括第三输出端、第三控制端及第三电流端，所述第三输出端电连接所述第一输出端，所述第三电流端电连接所述第二电流源；及

第四晶体管，包括第四输出端、第四控制端及第四电流端，所述第四输出端电连接所述第二输出端，所述第四电流端电连接所述第三电流端；

其中，所述放大电路在所述第一控制端及所述第四控制端接收所述第一差分校准信号，以及在所述第二控制端及所述第三控制端接收所述均衡电路的差分均衡输出信号，在所述第二负载端输出对应的放大输出信号至所述控制电路。

7.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，于所述第一校准模式下，当所述第一数字信号等于第一目标信号时，所述控制电路根据所述第一放大信号小于第一阀值以停止调整所述第一数字信号，并切换成操作于所述第二校准模式；于所述第二校准模式或所述工作模式下，所述控制电路输出所述第一目标信号，所述第一数字模拟转换电路根据所述第一目标信号产生对应的所述第一差分校准信号。

8.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，于所述第二校准模式下，当所述第二数字信号等于第二目标信号时，所述控制电路根据所述第二放大信号小于第二阀值以停止调整所述第二数字信号，并切换成操作于所述工作模式；于所述工作模式下，所述控制电路输出所述第二目标信号，所述第二数字模拟转换电路根据所述第二目标信号产生对应的所述第二差分校准信号。

9.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，所述第一差分校准信号是电压信号，所述第二差分校准信号是电流信号。

10.根据权利要求1所述的直流失调校准系统，其特征在于，当于所述第一校准模式下，所述控制电路根据所述第一放大信号大于第一阀值，利用二分查找算法调整所述第一数字信号；于所述第二校准模式下，所述控制电路根据所述第二放大信号大于第二阀值，利用所述二分查找算法调整所述第二数字信号。

11.一种直流失调校准方法，其特征在于，适于操作在工作模式、第一校准模式及第二校准模式中之一者，所述直流失调校准方法包括：

当于所述工作模式下：

利用匹配电路针对差分输入信号提供阻抗匹配；

当于所述第一校准模式下：

利用控制电路输出第一数字信号；

利用第一数字模拟转换电路根据所述第一数字信号产生第一差分校准信号；及

利用放大电路根据所述第一差分校准信号产生第一放大信号，回馈所述第一放大信号至所述控制电路以调整所述第一数字信号，藉以降低所述放大电路的直流失调；以及

当于所述第二校准模式下：

利用所述控制电路输出第二数字信号；

利用第二数字模拟转换电路根据所述第二数字信号产生第二差分校准信号；及

利用均衡电路及所述放大电路根据所述第二数字信号产生第二放大信号，回馈所述第二放大信号至所述控制电路以调整所述第二数字信号，藉以降低所述均衡电路的直流失调。

12.根据权利要求11所述的直流失调校准方法，其特征在于，更包括匹配电路控制方法，所述匹配电路控制方法控制所述匹配电路输出的差分匹配输出信号，所述匹配电路包括二匹配输入端、二匹配输出端及固定信号输入端，所述二匹配输入端用于接收所述差分输入信号，所述固定信号输入端用于接收固定信号，所述匹配电路控制方法包括：

当于所述第一校准模式下：

根据所述第一数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；

根据所述第一数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；及

根据所述固定信号在所述二匹配输出端输出所述差分匹配输出信号；以及

当于所述第二校准模式下：

根据所述第二数字信号断开所述二匹配输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；

根据所述第二数字信号导通所述固定信号输入端与所述二匹配输出端之间的电连接；及

根据所述固定信号在所述二匹配输出端输出所述差分匹配输出信号。

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