CN114610666A - 一种片内终端匹配电阻电路及芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种片内终端匹配电阻电路及芯片，所述片内终端匹配电阻电路包括可调电阻网络及校准电路；所述可调电阻网络包括并联的一个初值电阻及多个调节电阻，每个调节电阻的一端连接一个开关；所述校准电路用于采集所述可调电阻网络在设定电流产生的电压，通过控制多个所述开关的闭合，调节所述可调电阻网络的阻值，使得采集到的电压在参考电压范围内。本申请能够根据终端的特性阻抗进行阻值匹配，具有结构简单、体积小、成本低的优势。
Description
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及一种片内终端匹配电阻电路及芯片。
背景技术
在传输线系统中，通常需要用到阻抗匹配，以达到将所有信号传输到负载点而几乎不会有信号反射回源点的目的，从而提升能源效率。信号源内阻与所接传输线的特征阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特征阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。
在以太网、PLC等通信领域，传输线的特征阻抗通常是50欧姆或60欧姆。为了有效的进行特征阻抗匹配，通常会在芯片外部端接一个50/60欧姆的终端电阻，这样无形中增加了PCB的元器件数量，提高了成本，也不利于PCB的小型化。
随着集成电路技术的不断发展，越来越多的电路集成在一个芯片上组成SOC(System on chip，片上系统)，但由于制造工艺的原因，在芯片上还是难以实现高精度的电阻，这就导致将终端匹配电阻集成在芯片内部的难度很大。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种片内终端匹配电阻电路及芯片，能够根据终端的特性阻抗进行阻值匹配，具有结构简单、体积小、成本低的优势。
第一方面，本申请提供了一种片内终端匹配电阻电路，包括可调电阻网络及校准电路；
所述可调电阻网络包括并联的一个初值电阻及多个调节电阻，每个调节电阻的一端连接一个开关；
所述校准电路用于采集所述可调电阻网络在设定电流产生的电压，通过控制多个所述开关的闭合，调节所述可调电阻网络的阻值，使得采集到的电压在参考电压范围内。
由上，本申请通过采用一个可调电阻网络及校准电路以构建一种片内终端匹配电阻电路，其中该可调电阻网络可以采用一个初值电阻和多个调节电阻进行并联，且每个调节电阻的一端连接一个开关，通过控制开关的闭合，实现对该可调电阻网络的阻值调节，校准电路通过对该可调电阻网络在设定电流下的电压进行采集，并与参考电压进行比较，通过控制多个开关的闭合，调节可调电阻网络的阻值，以使采集的电压在参考电压范围内，从而实现对该可调电阻网络的阻值校准。本申请的电路结构简单，体积小且成本低，能够集成到芯片内部，达到PCB小型化的目的。
可选的，所述校准电路包括恒流源、第一比较器、第二比较器和逻辑控制模块；
所述恒流源连接所述可调电阻网络的一端，向所述可调电阻网络提供设定电流；
所述第一比较器、第二比较器的一端分别采集所述可调电阻网络在设定电流产生的电压，并分别与其另一端的参考电压进行比较，输出比较结果至所述逻辑控制模块；
所述逻辑控制模块根据所述比较结果，输出开关控制字信号到多个所述开关，通过控制多个开关的闭合，调节所述可调电阻网络的阻值。
由上，该校准电路通过恒流源向可调电阻网络提供设定电流，并采集该可调电阻网络在设定电流下的电压，输送到两个比较器中，分别与两个比较器的参考电压进行比较，该两个比较器的两个参考电压分别为电压上限和电压下限，以构成参考电压范围，该两个比较器输出比较结果至逻辑控制模块中，该逻辑控制模块即可根据比较结果判断采集的电压是否高于或低于参考电压范围，从而输出开关控制字信号，以控制多个开关的闭合，以调节可调电阻网络的阻值，实现对可调电阻网络的阻值校准。
可选的，所述开关的动端连接所述逻辑控制模块的输出端，根据所述开关控制字信号进行闭合或断开。
由上，多个开关的动端连接逻辑控制模块的输出端，该逻辑控制模块输出的开关控制字信号包括对每个开关的控制，由此可实现每个开关的闭合或断开。
可选的，所述初值电阻为最快工艺角下的电阻。
由上，由于最快工艺角下的电阻的电阻值最小，通过选取该最快工艺角下的电阻作为初值电阻，使得该初值电阻的阻值远远小于调节电阻的阻值。
可选的，所述调节电阻的阻值大于所述初值电阻的阻值。
由上，根据实际需求，调节电阻的阻值需远远大于初值电阻的阻值，通过控制多个开关的闭合，将多个调节电阻并入到该可调电阻网络中，以调节该可调电阻网络的阻值。
可选的，所述可调电阻网络的调节后的阻值与传输线的特性阻抗相同。
由上，通过调节可调电阻网络并进行校准，调节后的阻值能够与其连接的传输线的特性阻抗相匹配。
第二方面，本申请提供了一种芯片，包括上述的片内终端匹配电阻电路。
可选的，所述芯片包括PHY芯片或车载以太网芯片。
由上，本申请通过提供一种包含上述片内终端匹配电阻电路的芯片，该片内终端匹配电阻电路的阻值能够与该芯片内的传输线的特性阻抗相匹配，从而无需再在片外设置终端电阻。该芯片具体可以是PHY芯片或车载以太网芯片，也可以是包含该PHY芯片或车载以太网芯片的系统，该芯片可以实现以太网通信，且能够实现传输线的阻抗匹配。
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片内终端匹配电阻电路的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可调电阻网络的电路图；
图3为本申请实施例提供的一种片内终端匹配电阻电路的电路图；
图4为本申请实施例提供的一种校准电路的流程图。
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。
本申请实施例提供了一种片内终端匹配电阻电路，通过采用一个可调电阻网络及校准电路，能够根据终端的特性阻抗进行阻值匹配，具有结构简单、体积小、成本低的优势，能够集成到芯片内部，达到PCB小型化的目的。如图1所示，本申请实施例提供的一种片内终端匹配电阻电路包括可调电阻网络101及校准电路102；其中，该可调电阻网络101连接在传输线的AB两端，该校准电路102用来对该可调电阻网络101的阻值进行校准和调节，使得该可调电阻网络101的阻值接近传输线的特征阻抗。
如图2所示，本申请实施例提供的可调电阻网络由一个初值电阻R0、N个调节电阻R1、R2…Rn和N个开关S1、S2…Sn组成。其中，该初值电阻R0、N个调节电阻R1、R2…Rn相互并联，每个调节电阻的一端分别连接一个开关，即N个调节电阻R1、R2…Rn的第一端连接在一起并与所述初值电阻R0的第一端连接，N个调节电阻R1、R2…Rn的第二端分别与N个开关S1、S2…Sn的第一端连接，该N个开关S1、S2…Sn的第二端连在一起并与初值电阻R0的第二端相连接。当N个开关全部断开时，该可调电阻网络的阻值为初值电阻R0的阻值R0，根据应用需求，通过闭合一个或多个开关，使得一个或多个调节电阻与该初值电阻并联，以调节该可调电阻网络的阻值。
在一些实施例中，初值电阻R0的选取在最快工艺角下，该工艺角下的阻值最小，调节电阻R1、R2…Rn的阻值需远大于初值电阻R0的阻值。
如图3所示，本申请实施例提供的校准电路由恒流源I0、比较器1、比较器2和逻辑控制模块组成，其中，该恒流源I0连接所述可调电阻网络的一端，通过向该可调电阻网络施加一个不随工艺角变化的设定电流I0，该设定电流I0流过该可调电阻网络上，产生电压V0，比较器1、比较器2的一端分别采集该电压V0，并分别与其另一端的参考电压VREFP和VREFN进行比较，输出比较结果至所述逻辑控制模块，该逻辑控制模块根据接收到的比较结果，输出开关控制字信号至可调电阻网络的N个开关S1、S2…Sn，通过控制该N个开关S1、S2…Sn的闭合，以调节该可调电阻网络的阻值，确保其阻值在VREFN/I0与VREFP/I0之间。比较器1的参考电压VREFP和比较器2的参考电压VREFN分别为参考电压范围的上限和下限，根据该参考电压VREFP和VREFN构成的参考电压范围，能够实现对可调电阻网络的阻值调节。
如图4所示，本申请实施例的校准电路在对可调电阻网络进行校准时，其校准的基本原理为：
初始状态下，N个开关S1、S2…Sn全部打开，此时该可调电阻网络的阻值为R0；
对该可调电阻网络的阻值进行测量，当采集到的电压大于参考电压范围时，比较器1输出高电平，此时闭合开关S1，将调节电阻R1并入，该可调电阻网络的阻值变为(R0‖R1)；
继续对该可调电阻网络的阻值进行测量，当采集到的电压大于参考电压范围时，比较器1输出高电平，此时闭合开关S2，将调节电阻R2并入，该可调电阻网络的阻值变为(R0‖R1‖R1)，依次类推，直至比较器1和比较器2都输出低电平时，该可调电阻网络的阻值在VREFN/I0与VREFP/I0之间。
同理，还可以在初始状态下，闭合N个开关S1、S2…Sn，然后根据测量结果，当比较器2输出高电平时，依次断开一个或多个开关，直至比较器1和比较器2都输出低电平时，该可调电阻网络的阻值在VREFN/I0与VREFP/I0之间。
综上，本申请通过采用一个可调电阻网络及校准电路以构建一种片内终端匹配电阻电路，其中可调电阻网络可以采用一个初值电阻和多个调节电阻进行并联，且每个调节电阻的一端连接一个开关，通过控制开关的闭合，实现对可调电阻网络的阻值调节，校准电路通过对可调电阻网络在设定电流下的电压进行采集，并与参考电压进行比较，根据比较结果控制多个开关的闭合，调节可调电阻网络的阻值，以使采集的电压在参考电压范围内，从而实现对该可调电阻网络的阻值校准。通过对可调电阻网络的阻值调节和校准，使得可调电阻网络的阻值能够与其连接的传输线的特性阻抗相匹配，从而无需在片外再连接终端电阻。本申请的电路结构简单，体积小且成本低，能够集成到芯片内部，达到PCB小型化的目的。
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 (8)
1.一种片内终端匹配电阻电路，其特征在于，包括可调电阻网络及校准电路；
所述可调电阻网络包括并联的一个初值电阻及多个调节电阻，每个调节电阻的一端连接一个开关；
所述校准电路用于采集所述可调电阻网络在设定电流产生的电压，通过控制多个所述开关的闭合，调节所述可调电阻网络的阻值，使得采集到的电压在参考电压范围内。
2.根据权利要求1所述的片内终端匹配电阻电路，其特征在于，所述校准电路包括恒流源、第一比较器、第二比较器和逻辑控制模块；
所述恒流源连接所述可调电阻网络的一端，向所述可调电阻网络提供设定电流；
所述第一比较器、第二比较器的一端分别采集所述可调电阻网络在设定电流产生的电压，并分别与其另一端的参考电压进行比较，输出比较结果至所述逻辑控制模块；
所述逻辑控制模块根据所述比较结果，输出开关控制字信号到多个所述开关，通过控制多个开关的闭合，调节所述可调电阻网络的阻值。
3.根据权利要求2所述的片内终端匹配电阻电路，其特征在于，所述开关的动端连接所述逻辑控制模块的输出端，根据所述开关控制字信号进行闭合或断开。
4.根据权利要求1所述的片内终端匹配电阻电路，其特征在于，所述初值电阻为最快工艺角下的电阻。
5.根据权利要求1所述的片内终端匹配电阻电路，其特征在于，所述调节电阻的阻值大于所述初值电阻的阻值。
6.根据权利要求1所述的片内终端匹配电阻电路，其特征在于，所述可调电阻网络的调节后的阻值与传输线的特性阻抗相同。
7.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的片内终端匹配电阻电路。
8.根据权利要求7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。
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