CN114567345A - 一种混合器电路、芯片及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种混合器电路、芯片及通信设备，所述混合器电路包括：发射通路、接收通路、信道通路和运算放大器；接收通路的第一端连接运算放大器的第一输出端，接收通路的第二端连接运算放大器的第二输出端；发射通路的第一端通过第一电阻网络连接运算放大器的第一输入端，还通过第三电阻网络连接运算放大器的第二输入端，发射通路的第二端通过第二电阻网络连接运算放大器的第二输入端，还通过第四电阻网络连接运算放大器的第一输入端；信道通路的第一端通过第三电阻网络分别连接发射通路的第一端和运算放大器的第二输入端，信道通路的第二端通过第四电阻网络分别连接发射通路的第二端和运算放大器的第一输入端。

Description

一种混合器电路、芯片及通信设备

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及一种混合器电路、芯片及通信设备。

背景技术

在以太网等双工通信系统中，由于收发两端在同一个信道进行双向的数据传输，这时就需要一个混合器电路最大化的将接收数据和发射数据分开。

近些年来，国内外开展了一系列关于混合器电路的研究，也取得了很多的研究成果。但现有混合器电路大多采用平衡-不平衡变换器(Balance-unbalance，BALUN)实现，体积很大。随着集成电路技术的不断发展，越来越多的电路和元器件都集成在一个芯片上组成片上系统(System on chip，SOC)，但由于制造工艺的原因，在芯片上还是难以实现高质量的电感，更别说在芯片中制造高质量的BALUN，这就使得在片内集成混合器电路变得很难，市场上急需一种混合器电路可以集成到芯片内部。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种混合器电路、芯片及通信设备，能够降低发射通路对接收通路的影响，同时具有结构简单、体积小、性能优异的优势，能够有效集成到双工通信芯片中。

第一方面，本申请提供了一种混合器电路，包括：发射通路、接收通路、信道通路和运算放大器；

所述接收通路的第一端连接所述运算放大器的第一输出端，所述接收通路的第二端连接所述运算放大器的第二输出端；

所述发射通路的第一端通过第一电阻网络连接所述运算放大器的第一输入端，还通过第三电阻网络连接所述运算放大器的第二输入端，所述发射通路的第二端通过第二电阻网络连接所述运算放大器的第二输入端，还通过第四电阻网络连接所述运算放大器的第一输入端；

所述信道通路的第一端通过第三电阻网络分别连接所述发射通路的第一端和所述运算放大器的第二输入端，所述信道通路的第二端通过第四电阻网络分别连接所述发射通路的第二端和所述运算放大器的第一输入端。

由上，本申请提供的混合器电路中，由于发射通路的发射数据和接收通路的接收数据分别通过信道通路与以太网进行交互，因此本申请通过在发射通路、接收通路之间设置运算放大器和电阻网络，使得发射通路的发射数据与接收通路的接收数据能够相互分开，降低发射通路对接收通路的影响，同时本申请的混合器电路采用运算放大器和电阻实现，具有结构简单、面积小等优势，能够有效集成到双工通信芯片中。

可选的，所述第一电阻网络包括第一抵消电阻，所述发射通路的第一端串联第一抵消电阻后连接所述运算放大器的第一输入端；

所述第二电阻网络包括第二抵消电阻，所述发射通路的第二端串联第二抵消电阻后连接所述运算放大器的第二输入端。

可选的，所述第三电阻网络包括串联的第一匹配电阻和第三抵消电阻，所述发射通路的第一端依次串联第一匹配电阻和第三抵消电阻后连接所述运算放大器的第二输入端；

所述第四电阻网络包括串联的第二匹配电阻和第四抵消电阻，所述发射通路的第二端依次串联第二匹配电阻和第四抵消电阻后连接所述运算放大器的第一输入端。

由上，发射通路的第一端的发射数据通过第一抵消电阻到达运算放大器的第一输入端，还通过第一匹配电阻和第三抵消电阻后到达运算放大器的第二输入端，可在该运算放大器的第一输入端相互抵消，避免通过该运算放大器到达接收通路，同理，该发射通路的第二端的发射数据通过第二抵消电阻到达运算放大器的第二输入端，还通过第二匹配电阻和第四抵消电阻后到达运算放大器的第一输入端，可在该运算放大器的第二输入端相互抵消，避免通过该运算放大器到达接收通路，由此降低发射通路对接收通路的影响。

可选的，所述信道通路的第一端连接所述第一匹配电阻和第三抵消电阻的结点；

所述信道通路的第二端连接所述第二匹配电阻和第四抵消电阻的结点。

由上，信道通路的第一端通过第一匹配电阻接收发射通路的第一端的发射数据，该信道通路的第一端的接收数据还通过第三抵消电阻和运算放大器到达接收通路，同理，信道通路的第二端通过第二匹配电阻接收发射通路的第二端的发射数据，该信道通路的第二端的接收数据还通过第四抵消电阻和运算放大器到达接收通路。

可选的，所述运算放大器的第一输出端与第二输入端之间连接第一缩放电阻；所述运算放大器的第二输出端与第一输入端之间连接第二缩放电阻。

由上，通过在运算放大器的输入端和输出端之间连接缩放电阻，能够实现运算结果的增益。

可选的，所述第一缩放电阻、第二缩放电阻为可调电阻网络。

由上，该缩放电阻可以采用一个可调电阻网络，能够根据应用场景进行阻值调节，从而实现增益调节。

可选的，所述第一匹配电阻、第二匹配电阻为可调电阻网络。

由上，匹配电阻可以采用可调电阻网络，通过对该可调电阻网络的阻值进行调节，使得调节后的阻值与信道的特征阻抗相等，当集成到芯片中时，无需再进行片外阻抗匹配。

可选的，所述运算放大器为全差分放大器。

由上，通过采用全差分放大器，能够在进行双工通信时，实现对双向通信数据的处理。

第二方面，本申请提供了一种芯片，包括上述的混合器电路。

可选的，所述芯片包括PHY芯片或车载以太网芯片。

由上，申请的混合器电路采用运算放大器和电阻实现，具有结构简单、面积小等优势，能够有效集成到PHY芯片或车载以太网芯片等双工通信芯片中。

第三方面，本申请提供了一种通信设备，包括：通信终端及上述的混合器电路；

所述通信终端的发射端连接所述混合器电路的发射通路，所述通信终端的接收端连接所述混合器电路的接收通路；

所述混合器电路的信道通路连接以太网。

由上，本申请提供的通信设备，通过将通信终端与混合器电路进行组合，能够实现与以太网的双工通信，同时还能降低发射通路对接收通路的影响。

本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种混合器电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种混合器电路的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种匹配电阻的电路图；

图4为本申请实施例提供的一种缩放电阻的电路图。

应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本申请实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本申请实施例的物理连接方式。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本申请实施例提供了一种混合器电路，能够降低发射通路对接收通路的影响，同时具有结构简单、体积小、性能优异的优势，能够有效集成到PHY芯片或车载以太网芯片等双工通信芯片中。如图1所示，本申请实施例提供的混合器电路包括发射通路、接收通路、信道通路和运算放大器，其中，发射通路、接收通路、信道通路分别包括两端，运算放大器包括两输入端和两输出端；

接收通路1连接所述运算放大器的第一输出端，接收通路2连接所述运算放大器的第二输出端，发射通路1通过电阻网络1连接运算放大器的第一输入端，还通过电阻网络3连接运算放大器的第二输入端，发射通路2通过电阻网络2连接运算放大器的第二输入端，还通过电阻网络4连接运算放大器的第一输入端，信道通路1通过电阻网络3分别连接发射通路1和运算放大器的第二输入端，信道通路2通过电阻网络4分别连接发射通路2和运算放大器的第一输入端。

下面参照图2对本申请实施例提供的混合器电路的电路结构进行详细描述，如图2，本申请实施例提供的混合器电路包括发射通路(TXP端和TXN端)，接收通路(RXP端和RXN端)，信道通路(MDP端和MDN端)，运算放大器。其中，该运算放大器OPA为全差分放大器，具有四个端口，分别为正输入端、负输入端、正输出端、负输出端。

其中，发射通路的TXP端串联抵消电阻R1后连接运算放大器OPA的正输入端，发射通路的TXN端串联抵消电阻R2后连接运算放大器OPA的负输入端；信道通路的MDP端串联抵消电阻R3后连接运算放大器OPA的负输入端，信道通路的MDN端串联抵消电阻R4后连接运算放大器OPA的正输入端；信道通路的MDP端和发射通路的TXP端之间还连接匹配电阻R5，信道通路的MDN端和发射通路的TXN端还连接匹配电阻R6；

接收通路的RXP端连接运算放大器OPA的正输出端，接收通路的RXN端连接运算放大器OPA的负输出端；

运算放大器OPA的负输入端和正输出端之间连接缩放电阻R7，运算放大器OPA的正输入端和负输出端之间连接缩放电阻R8。

基于图1-图2所示，本申请实施例的混合器电路中，发射通路TXP端、TXN端的发射数据分别通过匹配电阻R5、R6后，由信道通路MDP端、MDN端向以太网进行发射，同时，该信道通路MDP端、MDN端从以太网接收的数据通过抵消电阻R3、R4后，经由运算放大器OPA后，分别发送到接收通路的RXP端、RXN端，从而实现该混合器电路与以太网的双工通信。

在进行数据的发射时，为降低发射通路对接收通路的影响，本实施例中，发射通路TXP端的发射数据通过抵消电阻R1到达运算放大器OPA的正输入端，同时该发射通路TXP端的发射数据还通过匹配电阻R5、抵消电阻R3到达运算放大器OPA的负输入端，在本实施例中，通过设置抵消电阻R1的阻值等于匹配电阻R5、抵消电阻R3的阻值之和，使得该发射通路TXP端的发射数据分别进入运算放大器OPA的正输入端和负输入端后，相互抵消，从而该TXP端的发射数据不会通过该运算放大器OPA传输到接收通路的RXP端；同理，发射通路TXN端的发射数据通过抵消电阻R2到达运算放大器OPA的负输入端，同时该发射通路TXN端的发射数据还通过匹配电阻R5、抵消电阻R4到达运算放大器OPA的正输入端，通过设置抵消电阻R2的阻值等于匹配电阻R6、抵消电阻R4的阻值之和，使得该发射通路TXN端的发射数据分别进入运算放大器OPA的正输入端和负输入端后，相互抵消，从而该TXN端的发射数据不会通过该运算放大器OPA传输到接收通路的RXN端。

在进行数据的接收时，信道通路的MDP端的接收数据通过抵消电阻R3到达运算放大器OPA的负输入端，还通过匹配电阻R5、抵消电阻R1到达运算放大器OPA的正输入端，进行差分运算和增益运算后，传输到接收通路；同理，信道通路的MDN端的接收数据通过抵消电阻R4到达运算放大器OPA的正输入端，还通过匹配电阻R6、抵消电阻R2到达运算放大器OPA的负输入端，进行差分运算和增益运算后，传输到接收通路。

在一些实施例中，匹配电阻R5、R6可以是一个电阻值可调节的可调电阻网络，其调节后的阻值与信道的特征阻抗相等，从而使得该混合器电路集成到芯片中时，无需再进行片外阻抗匹配。如图3所示，该匹配电阻采用的可调电阻网络包括并联的一个初值电阻R10以及多个调节电阻R11、R12…R1n，其中，每个调节电阻R11、R12…R1n的一端分别连接开关S11、S12…S1n，以实现调节控制，进而实现对该可调电阻网络的阻值调节。

在另一些实施例中，缩放电阻R7、R8可以是一个固定阻值的电阻，也可以是一个电阻值可调节的可调电阻网络，从而根据应用场景进行阻值调节，以实现对运算放大器的增益调节。如图4所示，该缩放电阻采用的可调电阻网络包括并联的多个调节电阻R21、R22、R23…R2n，其中，每个调节电阻R21、R22、R23…R2n的一端分别连接开关S21、S22、S23…S2n，以实现调节控制，进而实现对该可调电阻网络的阻值调节。

综上，本申请实施例提供的混合器电路，通过在发射通路、接收通路、信道通路之间设置运算放大器和电阻网络，使得发射通路的发射数据与接收通路的接收数据能够相互分开，降低发射通路对接收通路的影响。同时本申请实施例的混合器电路采用运算放大器和电阻实现，具有结构简单、面积小等优势，能够与通信终端进行集成，构成具有双工通信的通信设备，使得通信终端可以通过该混合器电路的发射通路、接收通路和信道通路实现与以太网的数据交互，且发射通路不会对接收通路产生影响，降低通信误码率。

需要说明的是，本申请所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，上述对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，并不表示一定会按此步骤执行，还可以包括中间的步骤或者由其他的步骤代替，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明的保护范畴。

Claims (11)

1.一种混合器电路，其特征在于，包括：发射通路、接收通路、信道通路和运算放大器；

所述接收通路的第一端连接所述运算放大器的第一输出端，所述接收通路的第二端连接所述运算放大器的第二输出端；

所述发射通路的第一端通过第一电阻网络连接所述运算放大器的第一输入端，还通过第三电阻网络连接所述运算放大器的第二输入端，所述发射通路的第二端通过第二电阻网络连接所述运算放大器的第二输入端，还通过第四电阻网络连接所述运算放大器的第一输入端；

所述信道通路的第一端通过第三电阻网络分别连接所述发射通路的第一端和所述运算放大器的第二输入端，所述信道通路的第二端通过第四电阻网络分别连接所述发射通路的第二端和所述运算放大器的第一输入端。

2.根据权利要求1所述的混合器电路，其特征在于，

所述第一电阻网络包括第一抵消电阻，所述发射通路的第一端串联第一抵消电阻后连接所述运算放大器的第一输入端；

所述第二电阻网络包括第二抵消电阻，所述发射通路的第二端串联第二抵消电阻后连接所述运算放大器的第二输入端。

3.根据权利要求1所述的混合器电路，其特征在于，

所述第三电阻网络包括串联的第一匹配电阻和第三抵消电阻，所述发射通路的第一端依次串联第一匹配电阻和第三抵消电阻后连接所述运算放大器的第二输入端；

所述第四电阻网络包括串联的第二匹配电阻和第四抵消电阻，所述发射通路的第二端依次串联第二匹配电阻和第四抵消电阻后连接所述运算放大器的第一输入端。

4.根据权利要求1所述的混合器电路，其特征在于，

所述信道通路的第一端连接所述第一匹配电阻和第三抵消电阻的结点；

所述信道通路的第二端连接所述第二匹配电阻和第四抵消电阻的结点。

5.根据权利要求1所述的混合器电路，其特征在于，

所述运算放大器的第一输出端与第二输入端之间连接第一缩放电阻；

所述运算放大器的第二输出端与第一输入端之间连接第二缩放电阻。

6.根据权利要求5所述的混合器电路，其特征在于，所述第一缩放电阻、第二缩放电阻为可调电阻网络。

7.根据权利要求3所述的混合器电路，其特征在于，所述第一匹配电阻、第二匹配电阻为可调电阻网络。

8.根据权利要求1所述的混合器电路，其特征在于，所述运算放大器为全差分放大器。

9.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的混合器电路。

10.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述芯片包括PHY芯片或车载以太网芯片。

11.一种通信设备，其特征在于，包括：通信终端及权利要求1至8任意一项所述的混合器电路；

所述通信终端的发射端连接所述混合器电路的发射通路，所述通信终端的接收端连接所述混合器电路的接收通路；

所述混合器电路的信道通路连接以太网。

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