CN116248137A - 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器 - Google Patents

信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN116248137A
CN116248137A CN202111493183.1A CN202111493183A CN116248137A CN 116248137 A CN116248137 A CN 116248137A CN 202111493183 A CN202111493183 A CN 202111493183A CN 116248137 A CN116248137 A CN 116248137A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
signal
input
mode switching
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111493183.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈昀泽
刘凯尹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Realtek Semiconductor Corp
Original Assignee
Realtek Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Realtek Semiconductor Corp filed Critical Realtek Semiconductor Corp
Priority to CN202111493183.1A priority Critical patent/CN116248137A/zh
Publication of CN116248137A publication Critical patent/CN116248137A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

一种具有模式切换机制的可编程增益放大器。运算放大器包括第一输入端、第二输入端及输出端，第二输入端耦接于接地端，输出端产生输出信号。可变电阻器以及第一开关电性串联于第一端与第二端之间，其中第二端耦接于第一输入端。第一可变电容器及第二开关串联于第一端与第二端之间。第二可变电容器以及第三开关串联于第一端与接地端之间。低通电阻器以及低通电容器并联于第一输入端与输出端之间。输入电阻器耦接于信号输入端与第一端之间，自信号输入端接收输入信号。其中第一开关、第二开关及第三开关根据一组模式切换信号切换，以形成通路或断路。

Description

信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器
技术领域
本发明是关于信号放大技术，尤其是关于一种信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器。
背景技术
当在通信系统中通过中间介质传输信号时，由于插入损耗(insertion loss)或回波损耗(return loss)而会产生信号衰退的情形。为解决衰退的情形，信号接收装置需要设置信号放大器来补偿。
然而，以往的信号接收装置响应于根据不同连接速度以及带宽的网络通信，往往需要设置多个不同的放大器，来达到不同程度的增益放大以及不同带宽范围的信号处理。这样的配置方式将使得硬件电路的成本大幅增加。
发明内容
鉴于先前技术的问题，本发明的目的之一在于提供一种信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器，以改善先前技术。
本发明包括一种具有模式切换机制的可编程增益放大器，包括：运算放大器(operational amplifier)、可变电阻器、第一开关、第一可变电容器、第二开关、第二可变电容器、第三开关、低通电阻器、低通电容器以及输入电阻器。运算放大器包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其中第二输入端电性耦接于接地端，输出端被配置为产生输出信号。可变电阻器以及第一开关电性串联于第一端与第二端之间，其中第二端电性耦接于第一输入端。第一可变电容器以及第二开关电性串联于第一端与第二端之间。第二可变电容器以及第三开关电性串联于第一端与接地端之间。低通电阻器以及低通电容器电性并联于第一输入端与输出端之间。输入电阻器电性耦接于信号输入端与第一端之间，被配置为自信号输入端接收输入信号。其中第一开关、第二开关以及第三开关被配置为根据一组模式切换信号进行切换，以形成通路或断路。
本发明还包括一种信号接收装置，包括：可编程增益放大器、模拟至数字转换电路以及及数字信号处理电路。可编程增益放大器包括：运算放大器、可变电阻器、第一开关、第一可变电容器、第二开关、第二可变电容器、第三开关、低通电阻器、低通电容器以及输入电阻器。运算放大器包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其中第二输入端电性耦接于接地端，输出端被配置为产生输出信号。可变电阻器以及第一开关电性串联于第一端与第二端之间，其中第二端电性耦接于第一输入端；第一可变电容器以及第二开关电性串联于第一端与第二端之间。第二可变电容器以及第三开关电性串联于第一端与接地端之间。低通电阻器以及低通电容器电性并联于第一输入端与输出端之间。输入电阻器电性耦接于信号输入端与第一端之间，被配置为自信号输入端接收输入信号。模拟至数字转换电路被配置为对输出信号进行模拟至数字转换。数字信号处理电路通过模拟至数字转换电路电性耦接于输出端，被配置为接收模拟至数字转换后的输出信号。其中数字信号处理电路还被配置为产生一组模式切换信号，使第一开关、第二开关以及第三开关被配置为根据该组模式切换信号进行切换，以形成通路或断路。
有关本案的特征、实作与功效，现在配合图式作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1分别显示本发明之一实施例中，一种通信系统的方块图；
图2显示本发明一实施例中，可编程增益放大器更详细的方块图；
图3A显示本发明一实施例中，在带通滤波模式下的信号接收装置的方块图；
图3B显示本发明一实施例中，在带通滤波模式下的信号接收装置的频率响应图；
图4A显示本发明一实施例中，在低通滤波模式下的信号接收装置的方块图；
图4B显示本发明一实施例中，在低通滤波模式下的信号接收装置的频率响应图；
图5A显示本发明一实施例中，在连续时间线性均衡器模式下的信号接收装置的方块图；以及
图5B显示本发明一实施例中，在连续时间线性均衡器模式下的信号接收装置的频率响应图。
具体实施方式
本发明的目的之一在于提供一种信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器，根据不同连接速度以及带宽的网络通信，以单一电路进行不同模式的切换，达到不同程度的增益放大以及不同范围的带宽处理，大幅降低硬件电路的成本。
请参照图1。图1显示本发明之一实施例中，一种通信系统100的方块图。通信系统100包括信号接收装置110、信号传送装置120以及走线130。
信号接收装置110与信号传送装置120之间经由走线130彼此电性耦接并进行通信，以使信号接收装置110通过走线130接收由信号传送装置120产生的输入信号VIN。
信号接收装置110包括：可编程增益放大器140、模拟至数字转换电路150以及数字信号处理电路160。
可编程增益放大器140被配置为对输入信号VIN进行放大与滤波，并产生输出信号VOUT。模拟至数字转换电路150对输出信号VOUT进行模拟至数字转换，以由数字信号处理电路160接收模拟至数字转换后的输出信号VOUTD。
由于网络的连接速度以及带宽不同，数字信号处理电路160被配置为针对不同的操作模式产生一组模式切换信号MS1～MS3，控制可编程增益放大器140的配置，对输入信号VIN进行不同大小的增益放大以及不同频段的滤波。
于一实施例中，模式切换信号MS1～MS3是由数字信号处理电路160根据与信号传送装置120进行的握手程序产生的。其中，数字信号处理电路160可根据握手程序判断信号接收装置110与信号传送装置120所进行的通信规格，进而判断所需对输入信号VIN进行的增益放大以及滤波。
以下将针对可编程增益放大器140的结构进行详细的描述。
请参照图2。图2显示本发明一实施例中，可编程增益放大器140更详细的方块图。可编程增益放大器140包括：运算放大器OP、可变电阻器RA、第一开关SW1、第一可变电容器CA1、第二开关SW2、第二可变电容器CA2、第三开关SW3、低通电阻器RB、低通电容器CB以及输入电阻器RIN。
运算放大器OP包括第一输入端、第二输入端以及输出端。在图2中，第一输入端是反相输入端，并以符号'-'标示。第二输入端是非反相输入端，并以符号'+'标示。输出端以符号'o'标示。其中，第二输入端电性耦接于接地端GND，输出端被配置为产生输出信号VOUT。
可变电阻器RA以及第一开关SW1电性串联于第一端N1与第二端N2之间，其中第二端N2电性耦接于第一输入端。
第一可变电容器CA1以及第二开关SW2电性串联于第一端N1与第二端N2之间。第二可变电容器CA2以及第三开关SW3电性串联于第一端N1与接地端GND之间。
低通电阻器RB以及低通电容器CB电性并联于第一输入端与输出端之间。
输入电阻器RIN电性耦接于信号输入端SIN与第一端N1之间，被配置为自信号输入端SIN接收输入信号VIN。
如图2所示，模式切换信号MS1～MS3被配置为控制第一开关SW1、第二开关SW2以及第三开关SW3。其中，模式切换信号MS1对应控制第一开关SW1，模式切换信号MS2对应控制第二开关SW2，模式切换信号MS3对应控制第三开关SW3。第一开关SW1、第二开关SW2以及第三开关SW3被配置为根据模式切换信号MS1～MS3切换，以形成通路或断路。
因此，输出信号VOUT与输入信号VIN之间的增益以及滤波频带关系由可变电阻器RA、第一可变电容器CA1以及第二可变电容器CA2依据模式切换信号MS1～MS3分别具有的连接关系以及可变阻抗值决定。
以下将根据不同模式下的可编程增益放大器140的配置进行说明。
请同时参照图3A及图3B。图3A显示本发明一实施例中，在带通滤波模式下的可编程增益放大器140的方块图。图3B显示本发明一实施例中，在带通滤波模式下的可编程增益放大器140的频率响应图。其中，图3B的横轴表示信号频率(单位为赫兹)，纵轴表示信号强度(单位为dB)。
于一实施例中，带通滤波模式对应根据5吉赫以及2.5吉赫的频带传输的输入信号VIN。
如图3A所示，在带通滤波模式下，模式切换信号MS1～MS3使第一开关SW1形成断路，并使第二开关SW2以及第三开关SW3形成通路。其中，与第一开关SW1相关的路径由于成为断路，在图3A中以虚线绘示。
在这样的状况下，第一可变电容器CA1以及第二可变电容器CA2形成高通滤波器，低通电阻器RB以及低通电容器CB形成低通滤波器，共同形成带通滤波器。第一可变电容器CA1以及第二可变电容器CA2的可变阻抗值的大小可决定输入信号VIN传递至运算放大器OP的电流量，进而决定增益的大小。
如图3B所示，不同的线条对应于信号在不同的增益的情形。在图3B中，信号在106赫兹至1010赫兹的频带间均可通过。
请同时参照图4A及图4B。图4A显示本发明一实施例中，在低通滤波模式下的可编程增益放大器140的方块图。图4B显示本发明一实施例中，在低通滤波模式下的可编程增益放大器140的频率响应图。其中，图4B的横轴表示信号频率(单位为赫兹)，纵轴表示信号强度(单位为dB)。
于一实施例中，低通滤波模式对应根据1吉赫以下的频带(例如，但不限于1吉赫、100百万赫、10百万赫)传输的输入信号VIN。
在低通滤波模式下，模式切换信号MS1～MS3使第一开关SW1形成通路，并使第二开关SW2以及第三开关SW3形成断路。其中，与第二开关SW2以及第三开关SW3相关的路径由于成为断路，在图4A中以虚线绘示。
在这样的状况下，低通电阻器RB以及低通电容器CB形成低通滤波器。可编程增益放大器140的增益，是和低通电阻器RB的阻抗值与输入电阻器RIN以及可变电阻器RA的阻抗值之和之间的比值(表示为RB/(RIN+RA))成正比。其中，可变电阻器RA的可变阻抗值的大小可决定增益的大小。
如图4B所示，不同的线条对应于信号在不同的增益的情形。在图4B中，信号在108赫兹以下的频带可通过，但在108赫兹以上的频带则衰减。
请同时参照图5A及图5B。图5A显示本发明一实施例中，在连续时间线性均衡器(continuous time linear equalizer，CTLE)模式下的可编程增益放大器140的方块图。图5B显示本发明一实施例中，在连续时间线性均衡器模式下的可编程增益放大器140的频率响应图。其中，图5B的横轴表示信号频率(单位为赫兹)，纵轴表示信号强度(单位为dB)。
于一实施例中，连续时间线性均衡器模式对应根据1吉赫以上的频带传输且经过的走线130长度大于默认值的输入信号VIN。
在连续时间线性均衡器模式下，模式切换信号MS1～MS3使第一开关SW1以及第二开关SW2形成通路，并使第三开关SW3形成断路。其中，与第三开关SW3相关的路径由于成为断路，在图5A中以虚线绘示。
在这样的状况下，低通电阻器RB以及低通电容器CB形成低通滤波器，而第一可变电容器CA1则与可变电阻器RA形成并联关系。由于第一可变电容器CA1的可调阻抗值是频率与电容值的乘积倒数，在频率越高时可调阻抗值越小，进而使与低通电阻器RB并联后的阻抗值越小。因此，第一可变电容器CA1与低通电阻器RB并联后再与输入电阻器RIN串联的阻抗值Z也越小。
可编程增益放大器140的增益，是和低通电阻器RB的阻抗值与阻抗值Z间的比值(表示为RB/Z)成正比。其中，第一可变电容器CA1与可变电阻器RA的可变阻抗值的大小可决定增益的大小。
如图5B所示，不同的线条对应于信号在不同的增益的情形。在图5B中，信号在107赫兹以下的频带可通过，在107赫兹至108赫兹之间的频带具有升压(boost)效果，但在108赫兹以上的频带则衰减。
在部分技术中，在面对不同连接速度以及带宽的网络通信时，信号接收装置需要设置不同特性的放大器来对信号进行不同程度的增益放大以及不同范围的带宽处理。这样的方式，硬件电路的成本将会大幅增加。
相对的，本发明具有模式切换机制的可编程增益放大器可根据不同连接速度以及带宽的网络通信，以单一电路进行不同模式的切换，达到不同程度的增益放大以及不同范围的带宽处理，大幅降低硬件电路的成本。
需注意的是，上述的实施方式仅为范例。于其他实施例中，本领域普通技术人员当可在不违背本发明的精神下进行更动。
综合上述，本发明中信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器，可根据不同连接速度以及带宽的网络通信，以单一电路进行不同模式的切换，达到不同程度的增益放大以及不同范围的带宽处理，大幅降低硬件电路的成本。
虽然本案的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本案，本技术领域具有公知常识的普通技术人员可依据本案的明示或隐含的内容对本案的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本案所寻求的专利保护范畴，换言之，本案的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定者为准。
附图标记说明：
100：通信系统
110：信号接收装置
120：信号传送装置
130：走线
140：可编程增益放大器
150：模拟至数字转换电路
160：数字信号处理电路
CA1：第一可变电容器
CA2：第二可变电容器
CB：低通电容器
GND：接地端
MS1～MS3：模式切换信号
N1：第一端
N2：第二端
OP：运算放大器
RA：可变电阻器
RB：低通电阻器
RIN：输入电阻器
SW1：第一开关
SW2：第二开关
SW3：第三开关
VIN：输入信号
VOUT、VOUTD：输出信号。

Claims (10)

1.一种具有模式切换机制的可编程增益放大器，包括：
运算放大器，包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第二输入端电性耦接于接地端，该输出端被配置为产生输出信号；
可变电阻器以及第一开关，电性串联于第一端与第二端之间，其中该第二端电性耦接于该第一输入端；
第一可变电容器以及第二开关，电性串联于该第一端与该第二端之间；
第二可变电容器以及第三开关，电性串联于该第一端与该接地端之间；
低通电阻器以及低通电容器，电性并联于该第一输入端与该输出端之间；以及
输入电阻器，电性耦接于信号输入端与该第一端之间，被配置为自该信号输入端接收输入信号；
其中该第一开关、该第二开关以及该第三开关被配置为根据一组模式切换信号进行切换，以形成通路或断路。
2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其中该输出信号与该输入信号之间的增益以及滤波频带关系由该可变电阻器、该第一可变电容器以及该第二可变电容器依该组模式切换信号分别具有的连接关系以及可变阻抗值决定。
3.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其中在带通滤波模式下，该组模式切换信号使该第一开关形成断路，并使该第二开关以及该第三开关形成通路；
在低通滤波模式下，该组模式切换信号使该第一开关形成通路，并使该第二开关以及该第三开关形成断路；以及
在连续时间线性均衡器模式中，该组模式切换信号使该第一开关以及该第二开关形成通路，并使该第三开关形成断路。
4.根据权利要求3所述的可编程增益放大器，其中该带通滤波模式对应于根据5吉赫以及2.5吉赫的频带传输的该输入信号，该低通滤波模式对应于根据1吉赫以下的频带传输的该输入信号，该连续时间线性均衡器模式对应于根据1吉赫以上的频带传输且经过的走线长度大于默认值的该输入信号。
5.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其中该输入信号由信号传送装置产生，该输出端还通过模拟至数字转换电路电性耦接于数字信号处理电路，该组模式切换信号由该数字信号处理电路根据与该信号传送装置进行的握手程序产生。
6.一种信号接收装置，包括：
可编程增益放大器，包括：
运算放大器，包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第二输入端电性耦接于接地端，该输出端被配置为产生输出信号；
可变电阻器以及第一开关，电性串联于第一端与第二端之间，其中该第二端电性耦接于该第一输入端；
第一可变电容器以及第二开关，电性串联于该第一端与该第二端之间；
第二可变电容器以及第三开关，电性串联于该第一端与该接地端之间；
低通电阻器以及低通电容器，电性并联于该第一输入端与该输出端之间；以及
输入电阻器，电性耦接于信号输入端与该第一端之间，被配置为自该信号输入端接收输入信号；
模拟至数字转换电路，被配置为对该输出信号进行模拟至数字转换；以及
数字信号处理电路，通过该模拟至数字转换电路电性耦接于该输出端，被配置为接收模拟至数字转换后的该输出信号；
其中该数字信号处理电路还被配置为产生一组模式切换信号，使该第一开关、该第二开关以及该第三开关被配置为根据该组模式切换信号切换，以形成通路或断路。
7.根据权利要求6所述的信号接收装置，其中该输出信号与该输入信号之间的增益以及滤波频带关系由该可变电阻器、该第一可变电容器以及该第二可变电容器依据该组模式切换信号分别具有的连接关系以及可变阻抗值决定。
8.根据权利要求6所述的信号接收装置，其中在带通滤波模式下，该组模式切换信号使该第一开关形成断路，并使该第二开关以及该第三开关形成通路；
在低通滤波模式下，该组模式切换信号使该第一开关形成通路，并使该第二开关以及该第三开关形成断路；以及
在连续时间线性均衡器模式下，该组模式切换信号使该第一开关以及该第二开关形成通路，并使该第三开关形成断路。
9.根据权利要求8所述的信号接收装置，其中该带通滤波模式对应于根据5吉赫以及2.5吉赫的频带传输的该输入信号，该低通滤波模式对应于根据1吉赫以下的频带传输的该输入信号，该连续时间线性均衡器模式对应于根据1吉赫以上的频带传输且经过的走线长度大于默认值的该输入信号。
10.根据权利要求6所述的信号接收装置，其中该输入信号由信号传送装置产生，该组模式切换信号由该数字信号处理电路根据与该信号传送装置进行的握手程序产生。
CN202111493183.1A 2021-12-08 2021-12-08 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器 Pending CN116248137A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111493183.1A CN116248137A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111493183.1A CN116248137A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116248137A true CN116248137A (zh) 2023-06-09

Family

ID=86624743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111493183.1A Pending CN116248137A (zh) 2021-12-08 2021-12-08 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116248137A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7586987B2 (en) High speed data link with transmitter equalization and receiver equalization
US6831975B1 (en) Digital subscriber line (DSL) modem compatible with home networks
US8798204B2 (en) Serial link receiver for handling high speed transmissions
EP0560498A2 (en) Apparatus for combining broadband and baseband signal transmissions
JP2015115787A (ja) 受動イコライザ
RU2007105159A (ru) Усилитель для сигналов неэкранированной витой пары
US8005206B1 (en) VDSL splitter
JPH0767149A (ja) 加入者回路の二線終端インピーダンス生成回路
EP1500204A2 (en) Full duplexing for power line data communications
US6265951B1 (en) Method and apparatus for equalizing channel characteristics in a computer extension system
CN116248137A (zh) 信号接收装置及其具有模式切换机制的可编程增益放大器
TWI783808B (zh) 訊號接收裝置及其具有模式切換機制的可程式化增益放大器
EP1675288B1 (en) An arrangement for the transmission of a data signal in a cable television network
EP1157478B1 (en) Variable equalizer
KR100539223B1 (ko) Ｈｐｆ의 통과대역을 조정할 수 있는 방법 및 장치
US3663898A (en) Equalizer
US11695383B2 (en) Termination circuits and attenuation methods thereof
US7200371B1 (en) Inter-modulation interference inhibiting line amplifier
KR101849528B1 (ko) 광대역 전력선 모뎀의 채널 등화기
CN102801444B (zh) 一种模拟均衡装置及方法
KR101849529B1 (ko) 채널 등화기가 결합된 광대역 전력선 모뎀의 커플링 트랜스포머
US6240131B1 (en) Digitally controlled transmission line equalizer
US7138835B1 (en) Method and apparatus for an equalizing buffer
JPH06284090A (ja) 光受信器
US1836841A (en) Electric wave signaling system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination