KR100842775B1 - Two-stage equalizer, method of two-stage equalization, receiver, and communication system for high speed communication - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a conventional communication system.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 이단 등화기에 포함된 앰퍼시스 회로를 나타내는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an amplifier circuit included in the two-stage equalizer of FIG. 2.
도 4는 도 2의 이단 등화기에 포함된 디앰퍼시스 회로를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a de-emphasis circuit included in the two-stage equalizer of FIG. 2.
도 5는 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 트랜스컨덕턴스 필터를 나타내는 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a transconductance filter included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 6은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 플랫 밴드 증폭기를 나타내는 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a flat band amplifier included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 7은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 가변 이득 증폭기를 나타내는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a variable gain amplifier included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 8은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 선형 결합기를 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a linear coupler included in the ampere circuit of FIG. 3.
도 9는 도 4의 디앰퍼시스 회로에 포함된 메인 탭을 나타내는 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a main tap included in the de-emphasis circuit of FIG. 4.
도 10은 도 4의 디앰퍼시스 회로에 포함된 딜레이 셀을 나타내는 회로도이 다.FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a delay cell included in the de-emphasis circuit of FIG. 4.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.11 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100, 1000 : 송신기 200, 2000 : 채널100, 1000:
300, 3000 : 수신기 4000 : 이단 등화기300, 3000: receiver 4000: two-stage equalizer
310, 4100 : 앰퍼시스 회로 110, 4200 : 디앰퍼시스 회로310, 4100:
4111,4112,4113 : 트랜스컨덕턴스 필터4111,4112,4113: Transconductance Filter
4121,4122,4123 : 플랫 밴드 증폭기4121,4122,4123: Flat Band Amplifier
4131,4132,4133 : 가변 이득 증폭기4131,4132,4133: Variable Gain Amplifier
4210 : 메인 탭4210: main tab
4240 : 지연 라인4240: delay line
4241,4242,4243,4244 : 딜레이 셀4241,4242,4243,4244: delay cells
본 발명은 등화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 속도의 신호 전송을 위한 이단 등화기, 이를 포함하는 수신기와 통신 시스템 및 이단 등화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an equalizer, and more particularly, to a two-stage equalizer for high-speed signal transmission, a receiver and a communication system including the same, and a two-stage equalization method.
데이터의 전송 속도는 갈수록 높아지고 있다. 이러한 경향은 칩 내부에서의 데이터 통신에서부터 근거리 데이터 통신 및 원격 데이터 통신에 이르기까지 광범 위하게 나타나고 있다. 폭 W를 가지는 채널이 가지는 주파수의존손실 저항은 수학식 1과 같이 표현된다.Data transfer rates are getting higher. This trend is widespread, from in-chip data communications to near-field and remote data communications. The frequency dependent loss resistance of the channel having the width W is expressed by
여기서 σ는 채널의 전도도를 나타낸다(구리의 경우 5.8*10■ ohm/m). 저항 값은 주파수의 함수로 나타나며, 주파수가 올라갈수록 그 값이 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 채널에서는 높은 주파수 성분일수록 더 높은 손실이 발생하는 주파수 의존 손실(frequency dependent loss)이 발생하게 되는데, 높은 전송 속도의 데이터는 고주파 신호를 더 많이 포함하므로 데이터 전송 속도가 높아짐에 따라 신호의 손실은 더욱 심해진다.Where σ represents the conductivity of the channel (5.8 * 10 ■ ohm / m for copper). The resistance value is expressed as a function of frequency, and it can be seen that as the frequency increases, the value increases. As such, the higher the frequency component, the higher the frequency-dependent loss, which causes higher loss. The higher data rate includes more high-frequency signals, so the higher the data rate, the higher the data rate. Becomes even worse.
이러한 문제를 해결하기 위해 주파수 의존 손실 특성을 역으로 취하여 채널의 주파수 특성을 평탄하게 만드는 등화(equalization) 방법이 사용되고 있다. 주파수 의존 손실을 겪은 신호는 높은 주파수 성분일수록 더 심한 손실을 겪어, 높은 주파수일수록 신호의 크기가 작아진다. 따라서 저주파 신호를 감쇄시키고, 고주파 신호를 증폭시키면 주파수에 무관하게 신호의 크기가 동일하게 된다. 신호의 모든 주파수 성분이 같은 크기의 출력을 갖는 상태가 이상적으로 등화된(equalized) 상태라고 할 수 있으며, 이를 위한 회로를 등화기(equalizer)라고 한다.In order to solve this problem, an equalization method is used, in which the frequency dependent loss characteristic is reversed to flatten the frequency characteristic of the channel. A signal that suffers frequency dependent loss suffers more at higher frequency components, and at higher frequencies, the signal becomes smaller. Therefore, attenuating low frequency signals and amplifying high frequency signals have the same magnitude regardless of frequency. A state in which all frequency components of a signal have an output of the same magnitude is ideally equalized, and a circuit for this is called an equalizer.
도 1은 종래의 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a conventional communication system.
도1을 참조하면, 통신 시스템은 송신기(100), 채널(200), 및 수신기(300)를 포함한다. 종래의 통신 시스템의 송신기(100)는 디앰퍼시스 회로(110)을 포함하고, 수신기(300)는 디앰퍼시스 회로(310)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a communication system includes a
송신기(100)에서 신호를 증폭시키는 방식을 사용할 경우 노이즈가 함께 증폭되거나 크로스토크(cross talk) 혹은 전자파 간섭(electro-magnetic interference)이 발생할 수 있기 때문에, 송신기(100)에서는 저주파를 감쇄시키는 디앰퍼시스(de-emphasis) 방식으로 손실을 보상하고, 수신기(300)에서는 고주파를 증폭시키는 앰퍼시스(emphasis) 방식으로 손실을 보상하게 된다. 채널(200)에서 높은 손실이 생기는 경우에는 두 가지 방법을 모두 사용할 수 있다.When using the method of amplifying a signal in the
그러나 높은 전송 속도로 인하여 채널의 손실이 클 경우에는 기존의 등화기는 몇 가지 문제가 있다. 수신기에서 기존의 등화기 구조로 이러한 손실을 보상하기에는 이득이 불충분하며, 이득을 증가시킬 경우 칩 면적이나 전력 소모가 급격히 증가하게 된다. 송신기에서 큰 손실을 보상하는 경우에는 신호 감쇄가 커져 출력 신호가 작아지게 된다. 크게 감쇄된 신호가 채널을 통과하게 되면 수신기에서 감지할 수 없을 정도로 전송된 신호의 크기가 작아지는 문제가 발생한다.However, when the channel loss is large due to the high transmission rate, the conventional equalizer has some problems. The gain is insufficient to compensate for this loss with a conventional equalizer structure in the receiver, and increasing the gain dramatically increases chip area or power consumption. When the transmitter compensates for a large loss, the signal attenuation increases, resulting in a smaller output signal. If a largely attenuated signal passes through the channel, a problem arises in that the size of the transmitted signal becomes small enough that the receiver cannot detect it.
따라서 높은 전송 속도로 인하여 채널의 손실이 큰 통신 환경에서도 효율적으로 손실을 보상할 수 있는 등화기가 요구된다.Therefore, an equalizer capable of efficiently compensating for loss in a communication environment having a high channel loss due to a high transmission rate is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 작은 칩 면적을 차지하고 적은 전력을 소모하는 이단 등화기를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a two-stage equalizer that occupies a small chip area and consumes little power.
또한, 본 발명은 작은 칩 면적을 차지하고 적은 전력을 소모하는 이단 등화 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a two-stage equalization method that occupies a small chip area and consumes little power.
또한, 본 발명은 상기 이단 등화기를 포함하는 수신기를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a receiver including the two-stage equalizer.
또한, 본 발명은 상기 이단 등화기를 포함하는 통신 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a communication system including the two-stage equalizer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이단 등화기는 앰퍼시스 회로 및 디앰퍼시스 회로를 포함한다.To achieve the above object, a two-stage equalizer according to an embodiment of the present invention includes an amplifier circuit and a de-emphasis circuit.
상기 앰퍼시스 회로는 입력 신호를 수신하여 상기 입력 신호의 고주파 성분을 증폭시킨 제 1 등화 신호를 출력한다. 상기 디앰퍼시스 회로는 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 상기 제 1 등화 신호의 저주파 성분을 감쇄시킨 제 2 등화 신호를 출력한다.The amplifier circuit receives an input signal and outputs a first equalized signal obtained by amplifying a high frequency component of the input signal. The de-emphasis circuit receives the first equalized signal and outputs a second equalized signal obtained by attenuating low frequency components of the first equalized signal.
상기 앰퍼시스 회로는, 입력 신호를 N개로 분기하고(N은 2 이상의 자연수), 상기 분기된 각각의 신호가 서로 다른 차수의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과하도록 구성될 수 있다.The amplifier circuit may be configured to branch the input signal into N (N is a natural number of 2 or more), and each of the branched signals passes through transconductance filters of different orders.
일 실시예에 있어서, 상기 앰퍼시스 회로는, 입력 신호를 N 개로 분기하고(N은 2 이상의 자연수), I 번째의 분기된 신호는(I는 1부터 N까지의 자연수) 고주파 성분을 추출하기 위한 캐스케이드 연결된 I - 1 개의 트랜스컨덕턴스 필터들을 통 과하고, 트랜스컨덕턴스 필터들을 통과한 신호는 지연 시간을 동일하게 하기 위한 캐스케이드 연결된 N - I + 1 개의 플랫 밴드 증폭기들을 통과한 후, 플랫 밴드 증폭기들을 통과한 신호는 가중 제어 신호에 따라 신호의 이득을 조절하는 가변 이득 증폭기에 의해 증폭되고, 증폭된 N개의 신호는 선형 결합기에 의해 합산되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the amplification circuit branches the input signal into N (N is a natural number of 2 or more), and the I-th branched signal (I is a natural number from 1 to N) for extracting high frequency components. Pass through cascaded I-1 transconductance filters, pass signal through transconductance filters, pass through cascaded N-I + 1 flat band amplifiers to equalize delay time, then pass through flat band amplifiers One signal is amplified by a variable gain amplifier that adjusts the gain of the signal in accordance with a weighted control signal, and the amplified N signals can be configured to be summed by a linear combiner.
상기 트랜스컨덕턴스 필터들은, 각각 감생 캐패시터(degeneration capacitor)를 가지는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 상기 플랫 밴드 증폭기들은, 각각 감생 저항(degeneration resistor)을 가지는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 상기 가변 이득 증폭기들은, 각각 소스와 접지 사이에 가중 제어 신호에 따라 전류의 크기가 제어되는 가변 전류원이 연결되어 있는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 상기 선형 결합기는, 출력 저항을 공유하는 N개의 차동 증폭기로 구현될 수 있다.The transconductance filters may be implemented as differential amplifiers each having a degeneration capacitor. The flat band amplifiers may be implemented as differential amplifiers each having a degeneration resistor. Each of the variable gain amplifiers may be implemented as a differential amplifier having a variable current source connected between a source and a ground in accordance with a weighted control signal. The linear coupler may be implemented with N differential amplifiers sharing an output resistance.
상기 디앰퍼시스 회로는, 아날로그 유한구간 임펄스 응답 필터(analog finite-duration impulse response filter)로 구현될 수 있다.The de-emphasis circuit may be implemented with an analog finite-duration impulse response filter.
일 실시예에 있어서, 상기 디앰퍼시스 회로는, 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 파형의 변화 없이 제 2 등화 신호로 출력하는 메인 탭, 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 상기 제 1 등화 신호를 순차적으로 지연하는 M차(M은 1 이상의 자연수)의 딜레이 셀(delay cell)들을 통해 M개의 지연 신호들을 출력하는 지연 라인(delay line), 및 상기 딜레이 셀들의 각각에 연결되어 상기 각각의 지연 신호에 의해 구동되고, 가중 제어 신호에 따라 제 2 등화 신호를 감쇄하는 부 출력 드라이버(sub current driver)의 역할을 하는 M개의 사이드 탭들을 포함할 수 있다.The de-emphasis circuit may include: a main tap configured to receive the first equalized signal and output the second equalized signal without changing the waveform; and receive the first equalized signal and sequentially receive the first equalized signal. A delay line for outputting M delay signals through delay cells of a delay M order (M is one or more natural numbers), and connected to each of the delay cells, respectively, by the respective delay signals. M side taps that are driven and serve as a sub current driver to attenuate the second equalized signal according to the weighted control signal.
상기 디앰퍼시스 회로는, 상기 딜레이 셀들과 연결된 각각의 사이드 탭 사이에 연결되어 긴 지연 시간에 따른 시간적 오차를 보상하는 버퍼를 더 포함할 수 있다.The de-emphasis circuit may further include a buffer connected between each side tap connected to the delay cells to compensate for a temporal error due to a long delay time.
상기 메인 탭은 소스와 접지 사이에 전류원이 연결되어 있는 차동 증폭기로 구현될 수 있고, 상기 딜레이 셀들은 각각 지연 시간이 전압에 의해 조절되도록 저항이 다이오드 연결(diode-connected) PMOS 장치와 이에 병렬로 연결된 동일한 크기의 바이어스 된 PMOS 장치로 구성된 RC 지연 회로로 구현될 수 있고, 상기 사이드 탭들은 각각 소스와 접지 사이에 가중 제어 신호에 따라 전류의 크기가 제어되는 가변 전류원이 연결되어 있는 차동 증폭기로 구현될 수 있다.The main tap may be implemented as a differential amplifier with a current source connected between the source and ground, wherein the delay cells are in parallel with a diode-connected PMOS device such that the delay time is controlled by voltage, respectively. It can be implemented as an RC delay circuit consisting of connected equally sized biased PMOS devices, and the side taps are implemented as differential amplifiers, each of which is connected to a variable current source whose current magnitude is controlled according to a weighted control signal between the source and ground. Can be.
상기 지연 라인은, 메인 탭과 사이드 탭들 사이의 구동 시간 간격을 일정하게 하기 위해 상기 딜레이 셀들 사이에 더미 딜레이 셀(dummy delay cell)들을 더 포함할 수 있다.The delay line may further include dummy delay cells between the delay cells to maintain a driving time interval between the main tab and the side taps.
본 발명의 일 실시예에 따른 이단 등화 방법은 앰퍼시스 단계 및 디앰퍼시스 단계를 포함한다.The two-stage equalization method according to the embodiment of the present invention includes an amperiss step and a de-emphasis step.
상기 앰퍼시스 단계는 높은 전송 속도를 가지는 채널로부터 입력 신호를 수신하여 상기 입력신호의 고주파 성분을 증폭시킨 제 1 등화 신호를 출력한다. 상기 디앰퍼시스 단계는 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 상기 제 1 등화 신호의 저주파 성분을 감쇄시킨 제 2 등화 신호를 출력한다.The emphasis step receives an input signal from a channel having a high transmission rate and outputs a first equalized signal that amplifies a high frequency component of the input signal. The de-emphasis step receives the first equalized signal and outputs a second equalized signal obtained by attenuating low frequency components of the first equalized signal.
상기 앰퍼시스 단계는, 입력 신호를 주파수 대역별로 분기하는 단계, 분기된 신호를 주파수 대역별로 가중 제어 신호에 따라 증폭하는 단계, 및 증폭된 각 신호 를 선형 결합하는 단계를 포함할 수 있다.The step of amplifying may include branching an input signal for each frequency band, amplifying the branched signal for each frequency band according to a weighted control signal, and linearly combining each amplified signal.
상기 디앰퍼시스 단계는, 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 메인 탭에 의해 파형의 변화 없이 상기 제 2 등화 신호로 출력하는 단계, 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 M차(M은 1 이상의 자연수)의 딜레이 셀들을 가지는 지연 라인에 의해 순차적으로 지연시켜 M개의 지연 신호를 출력하는 지연 단계, 및 상기 M개의 지연 신호 각각에 의해 구동되는 사이드 탭에 의해 가중 제어 신호에 따라 상기 제 2 등화 신호를 감쇄하는 단계를 포함할 수 있다.The de-emphasis step may include receiving the first equalized signal and outputting the first equalized signal as the second equalized signal without changing the waveform by a main tap, and receiving the first equalized signal to obtain a M order (M is a natural number of 1 or more). A delay step of sequentially delaying by delay lines having delay cells to output M delay signals, and attenuating the second equalized signal according to a weighted control signal by side taps driven by each of the M delay signals It may include a step.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 입력 단자, 이단 등화기, 및 온 다이 터미네이션 회로를 포함한다.A receiver according to an embodiment of the present invention includes an input terminal, a two-stage equalizer, and an on die termination circuit.
상기 입력 단자는 높은 전송 속도를 가지는 채널로부터 입력 신호를 받는다. 상기 이단 등화기는 상기 입력 단자에 연결되어 상기 입력 신호의 고주파 성분을 증폭시킨 제 1 등화 신호를 출력하는 앰퍼시스 회로 및 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 상기 제 1 등화 신호의 저주파 성분을 감쇄시킨 제 2 등화 신호를 출력하는 디앰퍼시스 회로를 가진다. 상기 온 다이 터미네이션 회로는 상기 이단 등화기의 출력에 연결되어 전력 소모를 최소화하기 위한 임피던스 정합을 한다.The input terminal receives an input signal from a channel having a high transmission rate. The two-stage equalizer is connected to the input terminal and outputs a first equalized signal amplifying a high frequency component of the input signal and an amplifier circuit for receiving the first equalized signal and attenuating the low frequency component of the first equalized signal. It has a de-emphasis circuit which outputs a two equalization signal. The on die termination circuit is coupled to the output of the two-stage equalizer for impedance matching to minimize power consumption.
상기 앰퍼시스 회로는, 입력 신호를 N개로 분기하고(N은 2 이상의 자연수), 상기 분기된 각각의 신호는 서로 다른 차수의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과하도록 구성될 수 있고, 상기 디앰퍼시스 회로는, 아날로그 유한구간 임펄스 응답 필터(analog finite-duration impulse response filter)로 구현될 수 있다.The ampere circuit may branch the input signal into N (N is a natural number of two or more), and each branched signal may be configured to pass a transconductance filter of a different order, wherein the de-emphasis circuit is analogue. It may be implemented as an analog finite-duration impulse response filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 송신기, 채널, 및 수신기를 포함 한다.A communication system according to an embodiment of the present invention includes a transmitter, a channel, and a receiver.
상기 송신기는 높은 전송 속도로 데이터를 전송한다. 상기 채널은 상기 데이터의 전송로이다. 상기 수신기는 상기 채널에 연결되어 상기 채널에서 전송된 입력 신호의 고주파 성분을 증폭시킨 제 1 등화 신호를 출력하는 앰퍼시스 회로 및 상기 제 1 등화 신호를 수신하여 상기 제 1 등화 신호의 저주파 성분을 감쇄시킨 제 2 등화 신호를 출력하는 디앰퍼시스 회로를 가지는 이단 등화기를 포함한다.The transmitter transmits data at high transmission rates. The channel is a transmission path of the data. The receiver is connected to the channel and outputs a first equalized signal that amplifies a high frequency component of an input signal transmitted on the channel and an attenuation circuit and receives the first equalized signal to attenuate the low frequency component of the first equalized signal. And a two-stage equalizer having a de-emphasis circuit for outputting the second equalized signal.
상기 앰퍼시스 회로는, 입력 신호를 N개로 분기하고(N은 2 이상의 자연수), 상기 분기된 각각의 신호는 서로 다른 차수의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과하도록 구성될 수 있고, 상기 디앰퍼시스 회로는, 아날로그 유한구간 임펄스 응답 필터(analog finite-duration impulse response filter)로 구현될 수 있다.The ampere circuit may branch the input signal into N (N is a natural number of two or more), and each branched signal may be configured to pass a transconductance filter of a different order, wherein the de-emphasis circuit is analogue. It may be implemented as an analog finite-duration impulse response filter.
따라서 상기 이단 등화기는 작은 면적을 사용하고, 높은 속도의 데이터 신호를 전송할 때 채널에서 생기는 손실을 적은 전력을 소모하며 효율적으로 보상할 수 있다.Therefore, the two-stage equalizer uses a small area and can efficiently compensate for the loss in the channel when transmitting a high speed data signal with low power consumption.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. .
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the components are omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 통신 시스템은 송신기(1000), 채널(2000), 및 수신기(3000)를 포함한다. 수신기(3000)는 이단 등화기(4000)를 포함하고, 이단 등화기(4000)는 앰퍼시스 회로(4100) 및 디앰퍼시스 회로(4200)를 포함한다.2, a communication system includes a
송신기(1000)는 채널(2000)을 통해 높은 전송 속도로 데이터를 전송한다. 채널(2000)은 상기 데이터를 송신기에서 수신기로 보내는 전송로이고, 이때 데이터의 전송 속도가 높기 때문에 데이터의 손실이 크고, 특히 주파수 의존 손실에 의해 고주파 대역에서 더 큰 손실이 생긴다. 수신기(3000)는 채널(2000)을 통해 전송된 신호를 입력받고, 입력 신호의 손실을 보상하기 위해 이단 등화기(4000)를 포함한다. 이단 등화기(4000)에 포함된 앰퍼시스 회로(4100)는 상기 입력 신호의 고주파 성분을 증폭하고, 디앰퍼시스 회로(4200)는 상기 입력 신호의 저주파 성분을 감쇄한다. 이를 통해 주파수의 전 대역에서 동일한 크기를 가지는 등화된 신호의 통신이 가능하다. 이와 같이 이단 등화기가 수신기에 설치되는 경우에는 설계의 범위가 수신기에 한정되어도 등화기의 활용이 가능하며, 채널에서의 손실을 겪은 이후 손실을 보상하게 되므로 수신기에 적합한 등화기를 설계하기 용이하게 된다.The
이단 등화기(4000)는 채널(2000)에서 손실이 발생된 낮은 레벨의 신호를 입력받으므로, 입력 신호를 증폭한 후에 입력 신호의 감쇄를 통해 추가적인 보상을 한다. 앰퍼시스 회로(4100)는 상기 입력 신호의 고주파 성분을 증폭하고, 디앰퍼시스 회로(4200)는 상기 입력 신호의 저주파 성분을 감쇄한다. 이때 앰퍼시스 회로(4100)와 디앰퍼시스 회로(4200)가 하나의 출력 드라이버를 공유한다.Since the two-
이단 등화기(4000)는 종래의 등화기와는 달리 앰퍼시스 회로(4100)와 디앰퍼시스 회로(4200)가 하나의 출력 드라이버를 공유하기 때문에 기존의 등화기에 비해 칩 면적을 적게 차지하며 적은 전력을 소모하면서도 높은 손실을 효과적으로 보상할 수 있다. 또한 디앰퍼시스 회로(4200)에서 신호가 감쇄되므로 크로스토크(cross talk) 혹은 전자파 간섭(electro-magnetic interference)이 감소될 수 있다.Unlike the conventional equalizer, the two-
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 앰퍼시스 회로(4100) 및 디앰퍼시스 회로(4200)를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the
도 3은 도 2의 이단 등화기에 포함된 앰퍼시스 회로를 나타내는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an amplifier circuit included in the two-stage equalizer of FIG. 2.
도 3을 참조하면, 앰퍼시스 회로(4100)는 트랜스컨덕턴스 필터(4111, 4112, 4113), 플랫 밴드 증폭기(4121, 4122, 4123), 가변 이득 증폭기(4131, 4132, 4133) 및 선형 결합기(4140)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
앰퍼시스 회로(4100)는 채널로부터 데이터의 손실이 있는 입력 신호(IS)를 수신한다. 입력 신호(IS)는 동일한 파형을 유지하며 N개의 신호로 분기된다. 분기된 신호의 개수는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 분기된 신호는 서로 다른 차수의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과한다. 트랜스컨덕턴스 필터는 일종의 고주파 통과 필터의 역할을 하므로, 트랜스컨덕턴스 필터를 통과한 각 신호는 주파수 대역별로 서로 다른 크기를 가지는 신호가 된다. 한편, 각각의 신호는 동일한 지연 시간을 가져야 각각의 신호를 결합하여도 주파수 대역별 크기만 달라지고 왜곡이 없는 신호의 합산이 가능하다. 따라서 각 신호의 지연 시간을 동일하게 하는 구성이 필요하다. 플랫 밴드 증폭기는 모든 주파수 대역에서 동일한 증폭을 하므로, 플랫 밴드 증폭기를 통과한 신호는 주파수 대역별 크기가 달라지지는 않는다. 다만, 플랫 밴드 증폭기는 트랜스컨덕턴스 필터와 마찬가지로 신호를 지연하게 되므로, 플랫 밴드 증폭기는 주로 트랜스컨덕턴스 필터와 동일한 지연 시간을 가지게 하기 위해 사용된다. 따라서 플랫 밴드 증폭기는 트랜스컨덕턴스 필터의 트랜지스터와 동일한 크기의 트랜지스터를 가지는 것이 바람직하다. 또한 각 신호가 통과한 트랜스컨덕턴스 필터들과 플랫 밴드 증폭기들의 개수의 합이 동일하여야 각 신호의 지연 시간이 같아지므로, 각 신호는 각각 통과한 트랜스컨덕턴스 필터들의 개수는 다르나, 통과한 트랜스컨덕턴스 필터들과 플랫 밴드 증폭기들의 개수의 합은 동일한 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 트랜스컨덕턴스 필터들과 플랫 밴드 증폭기들을 통과한 각 각의 신호는 주파수 대역별 크기는 다르나, 지연 시간은 동일하게 된다. 이러한 주파수 대역별로 크기가 다른 신호는 각각 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된다. 앰퍼시스 회로(4100)의 입력 신호(IS)는 고주파 대역의 손실이 저주파 대역의 손실 보다 크기 때문에, 앰퍼시스 회로(4100)는 많은 수의 트랜스컨덕턴스 필터를 지난 신호를 그렇지 않은 신호보다 더 증폭한다. 증폭된 각각의 신호는 선형 결합기에 의해 합산되고, 이를 통해 고주파를 증폭시킨 제 1 등화 신호(EQ1)를 얻을 수 있다.The
다시 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 앰퍼시스 회로(4100)는 입력 신호(IS)를 3개로 분기한다. 분기된 신호는 각각 2개, 1개, 0개의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과한다. 2개의 트랜스컨덕턴스 필터(4111, 4112)를 통과한 신호(S12)는 입력 신호 중 고주파의 신호를 주로 포함한다. 1개의 트랜스컨덕턴스 필터(4113)를 통과한 신호(S21)는 고주파 및 중간 대역의 신호를 주로 포함한다. 트랜스컨덕턴스 필터를 통과 않은 신호는 입력 신호(IS)와 동일한 파형을 갖는다. 각 신호의 지연 시간을 동일하게 하기 위해 1개의 트랜스컨덕턴스 필터(4113)를 통과한 신호(S21)는 1개의 플랫 밴드 증폭기(4121)를 통과하고, 트랜스컨덕턴스 필터를 통과하지 않은 신호는 2개의 플랫 밴드 증폭기(4122, 4123)를 통과한다. 트랜스컨덕턴스 필터들과 플랫 밴드 증폭기들을 지난 신호들(S12, S22, S32)은 주파수 대역 별로 서로 다른 크기를 가지고, 동일한 지연 시간을 가진다. 주파수 대역 별로 서로 다른 크기를 가지는 신호들(S12, S22, S32)은 각각 가중 제어 신호에 의해 이득이 달라지는 가변 이득 증폭기(4131, 4132, 4133)를 지난다. 입력 신호(IS)의 고주파 대역을 증폭하는 앰퍼시스 회로의 목적에 따라 2개의 트랜스컨덕턴스 필터를 통과한 신 호(S12)를 가장 많이 증폭시키고, 트랜스컨덕턴스 필터를 통과하지 않은 신호(S32)를 가장 적게 증폭시킨다. 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 신호(S13, S23, S33)는 선형 결합기(4140)에 의해 합산된다. 결합된 신호는 제 1 등화 신호(EQ1)로서 입력 신호의 고주파 대역이 증폭된 신호이고, 디앰퍼시스 회로(4200)의 입력으로 제공된다.Referring again to FIG. 3, the
도 4는 도 2의 이단 등화기에 포함된 디앰퍼시스 회로를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a de-emphasis circuit included in the two-stage equalizer of FIG. 2.
도 4를 참조하면, 디앰퍼시스 회로(4200)는 메인 탭(4210), 사이드 탭(4221, 4222, 4223, 4224), 버퍼(4231, 4232, 4233) 및 딜레이 셀(4241, 4242, 4243, 4244)들을 가지는 지연 라인(4240)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the
디앰퍼시스 회로(4200)는 앰퍼시스 회로(4100)로부터 고주파 대역이 증폭된 제 1 등화 신호(EQ1)를 입력받는다. 제 1 등화 신호(EQ1)는 메인 탭(4210)의 입력이 되어 파형의 변화 없이 제 2 등화 신호(EQ2)로서 출력된다. 메인 탭(4210)은 출력 드라이버의 역할을 하고, 도 3의 앰퍼시스 회로(4100)와 디앰퍼시스 회로(4200)가 하나의 출력 드라이버를 사용하므로 전력 소모를 최소화 할 수 있다. 제 1 등화 신호(EQ1)는 메인 탭(4210)의 입력인 동시에 지연 라인(delay line, 4240)의 입력이 된다. 지연 라인(4240)은 M개의 딜레이 셀(delay cell)을 가지고, 딜레이 셀의 개수는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 각각의 딜레이 셀은 동일한 구성으로 이루어져 제 1 등화 신호를 동일한 간격으로 순차적으로 지연시키고 각각 지연 신호를 출력한다. 상기 지연 신호는 사이드 탭에 입력되어 사이드 탭을 구동하게 된다. 사 이드 탭은 부 출력 드라이버(sub current driver)의 역할을 하고, 출력 드라이버인 메인 탭의 반대로 동작한다. 예를 들어, 스텝 입력이 있는 경우, 메인 탭은 상기 입력의 파형을 유지하며 출력하므로 입력 신호가 '로우'에서 '하이'로 바뀌면 메인 탭의 출력 신호 또한 '로우'에서 '하이'로 바뀐다. 또한 스텝 입력은 딜레이 셀들에 의해 순차적으로 지연되고, 순차적으로 '하이'값을 가지게 되는 각각의 딜레이 셀들의 출력 값에 의해 사이드 탭들이 순차적으로 구동되게 된다. 이때 사이드 탭은 메인 탭의 반대로 동작하므로, 메인 탭의 출력을 단계적으로 낮추게 된다. 따라서 순차적으로 구동하는 사이드 탭의 출력에 의해 메인 탭의 출력은 '하이'로 바뀐 순간으로부터 모든 사이드 탭들이 구동될 때까지 일정 간격이 지날 때 마다 감소 된다. 즉, 출력이 과도 상태에 있을 때 신호 스윙(signal swing)을 감쇄시키므로, 이는 주파수 영역에서 해석하면 저주파를 감쇄하는 것이 된다. 디앰퍼시스 회로는 순차적으로 구동되는 사이드 탭들에 의해 제 1 등화 신호의 저주파 성분이 감쇄된 제 2 등화 신호(EQ2)를 출력한다.The
다시 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 디앰퍼시스 회로(4200)는 메인 탭(4210)과 4개의 사이드 탭(4221, 4222, 4223, 4224)들의 5개의 탭을 가지고 있는 5차의 유한구간 임펄스 응답 필터(finite-duration impulse response filter)로 구현되었다. 유한구간 임펄스 응답 필터의 차수는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 종래의 등화기는 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter)와 디지털 유한구간 임펄스 응답 필터로 구성되어 있다. 그러나 높은 전송 속도의 데이터를 전송하는 시스템에서는 고속의 ADC가 필요하고, 고속의 ADC는 CMOS 기술로 구현 하기 어렵다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 유한구간 임펄스 응답 필터는 빠른 동작과 간단한 구현을 위해 아날로그로 구현되었다. 따라서 일실시예에 따른 유한구간 임펄스 응답 필터는 클락 및 데이터 복구 회로(CDR circuit) 또는 위상 고정 루프(PLL) 등을 필요로 하지 않는다. 디앰퍼시스 회로(4200)의 입력 신호인 제 1 등화 신호(EQ1)는 메인 탭(4210)에 입력되어 출력 드라이버의 역할을 하는 메인 탭(4210)에 의해 파형의 변화 없이 제 2 등화 신호(EQ2)로 출력된다. 제 1 등화 신호(EQ1)는 지연 라인(4240)의 첫 번째 딜레이 셀(4241)에 입력되어 일정 시간 지연된 후 첫 번째 사이드 탭(4221) 및 두 번째 딜레이 셀(4242)에 출력된다. 첫 번째 사이드 탭(4221)은 첫 번째 딜레이 셀(4241)에 의해 지연된 신호에 의해 구동된다. 사이드 탭(4221)의 출력은 메인 탭의 출력 스윙(swing)을 감쇄하게 된다. 또한 두 번째 딜레이 셀(4242) 역시 일정 시간 신호를 지연한 후 지연 신호를 출력하고, 출력된 지연 신호는 두 번째 사이드 탭(4222)을 구동하게 된다. 마찬가지로 일정 시간이 지연된 후 세 번째 사이드 탭(4223) 및 네 번째 사이드 탭(4224)이 구동된다. 순차적으로 구동 되는 사이드 탭들은 부 출력 드라이버의 역할을 하며 제 2 등화 신호가 과도 상태에 있을 때 순차적으로 신호의 스윙을 감쇄함으로써 제 2 등화 신호의 저주파 성분을 감쇄한다. 또한 디앰퍼시스 회로는 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244)과 연결된 각각의 사이드 탭들(4221, 4222, 4223, 4224) 사이에 연결되어 긴 지연 시간에 따른 시간적 오차를 보상하기 위한 버퍼들(4231, 4232, 4233, 4234)을 더 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 4, the
이하, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하여 도 3의 앰퍼시스 회로(4100)의 구성 요소를 설명한다.5, 6, 7, and 8, the components of the
도 5는 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 트랜스컨덕턴스 필터를 나타내는 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a transconductance filter included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 트랜스컨덕턴스 필터(4111)는 감생 캐패시터(degeneration capacitor)를 가지는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 도 3의 다른 트랜스컨덕턴스 필터들(4112, 4113)도 동일한 구성을 가진다. 다만, 이는 일 실시예이고, 트랜스컨덕턴스 필터는 차동 증폭기가 아닌 하나의 트랜지스터로 구현된 감생 캐패시터를 가지는 공통 소스 증폭기로도 구현될 수 있다. 감생 캐패시터를 가지는 공통 소스 증폭기는, 고주파에서는 캐패시터가 높은 임피던스를 가지고 저주파에서는 캐패시터가 낮은 임피던스를 가지므로, 입력 신호의 고주파 성분은 통과시키고, 저주파 성분은 제거한다. 감생 캐패시터를 가지는 공통 소스 증폭기의 트랜스컨덕턴스는 수학식 2로부터 얻을 수 있다.Referring to FIG. 5, the
여기서 은 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스이고, C는 감생 캐패시터의 캐패시턴스이며, s는 복소 주파수 변수이다. 이 때, 이 sC보다 충분히 크면, 수학식 3과 같은 이득을 얻을 수 있다.here Is the transconductance of the transistor, C is the capacitance of the damping capacitor, and s is the complex frequency variable. At this time, If it is larger than this sC, the gain as in Equation 3 can be obtained.
여기서 는 전원 전압과 드레인 사이의 저항이다. 수학식 3에 따라 감생 캐패시터를 가지는 공통 소스 증폭기의 이득은 주파수에 선형적으로 의존한다. 그러므로 감생 캐패시터를 가지는 공통 소스 증폭기는 일차 미분기로 알려져 있고, 고주파 통과 필터의 역할 때문에 트랜스컨덕턴스 필터로 불리기도 한다.here Is the resistance between the supply voltage and the drain. According to Equation 3, the gain of a common source amplifier having a subtractive capacitor is linearly dependent on frequency. Therefore, a common source amplifier with a derating capacitor is known as a first order differentiator and is sometimes called a transconductance filter because of its role as a high pass filter.
또한, 트랜스컨덕턴스 필터는 도 5와 같이 MOS 차동 증폭기로 구현될 수도 있다. MOS 차동 증폭기로 구현되는 경우 하나의 트랜지스터로 구현하였을 때 보다 캐패시턴스가 절반인 캐패시터(Cs/2)로 구현할 수 있어 보다 적은 면적에서 트랜스컨덕턴스 필터를 구현할 수 있는 장점이 있다.In addition, the transconductance filter may be implemented as a MOS differential amplifier as shown in FIG. When implemented as a MOS differential amplifier, it can be implemented as a capacitor (Cs / 2) having half the capacitance than when implemented as a single transistor, which has the advantage of implementing a transconductance filter in a smaller area.
도 6은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 플랫 밴드 증폭기를 나타내는 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a flat band amplifier included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 플랫 밴드 증폭기(4121)는 감생 저항(degeneration resistor)을 가지는 MOS 차동 증폭기로 구현되었다. 도 3의 다른 플랫 밴드 증폭기들(4122, 4123)도 동일한 구성을 가진다. 다만, 이는 일 실시예이고, 플랫 밴드 증폭기는 MOS 차동 증폭기가 아닌 하나의 트랜지스터로 구현된 감생 저항을 가지는 공통 소스 증폭기로도 구현될 수 있다. 감생 저항을 가지는 공통 소스 증폭기의 트랜스컨덕턴스는 수학식 4로부터 얻을 수 있다.Referring to FIG. 6, the
여기서 는 감생 저항이다. 이 때, 가 충분히 큰 경우, 이득인 는 가 되어 입력에 무관하게 되고, 증폭기는 선형화 된다. 다만, 선형성이 향상되면 이득이 줄어들게 되고, 이득을 높이면 선형성이 줄어들게 된다. 따라서 플랫 밴드 증폭기는 주파수에 무관하게 동일한 신호를 출력하는 데에 사용되고, 선형성을 유지하기 위해 신호의 이득은 뒷단의 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier)를 통해 얻는다. here Is a reduction resistance. At this time, Is large enough, Is Becomes independent of the input, and the amplifier is linearized. However, if the linearity is improved, the gain is reduced, and if the gain is increased, the linearity is reduced. Therefore, a flat band amplifier is used to output the same signal regardless of frequency, and in order to maintain linearity, the gain of the signal is obtained through a variable gain amplifier at the rear stage.
도 7은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 가변 이득 증폭기를 나타내는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a variable gain amplifier included in the amplifier circuit of FIG. 3.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 가변 이득 증폭기(4131)는 소스와 접지 사이에 가중 제어 신호에 따라 전류의 크기가 제어되는 가변 전류원이 연결되어 있는 MOS 차동 증폭기로 구현되었다. 도 3의 다른 가변 이득 증폭기들(4132, 4133)도 동일한 구성을 가진다. 다만, 이는 일 실시예이고, 가변 이득 증폭기는 MOS 차동 증폭기가 아닌 하나의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 또한 도 7의 가변 이득 증폭기는 세 개의 제어 신호(S1, S2, S4)에 의해 전류의 크기가 제어되어 이득이 조정되는 구성을 가지고 있다. 예를 들어, 세 개의 제어 신호(S1, S2, S4)가 모두 '로 우'인 경우 전류원의 역할을 하는 트랜지스터들(MN73, MN74, MN75)의 게이트 전압들(Vb1, Vb2, Vb4)에 모두 바이어스 전압(Vbias)이 제공되어, 게이트 전압들(Vb1, Vb2, Vb4)이 '하이'가 되고, 트랜지스터들(MN73, MN74, MN75)이 모두 턴온되어 최대의 이득을 얻게 된다. 이 때에 제 1 트랜지스터(MN73)가 제 2 트랜지스터(MN74)의 2배, 제 2 트랜지스터(MN74)가 제 3 트랜지스터(MN75)의 2배의 크기를 가지면, 상대적 크기가 0 내지 7까지의 8단계로 이득을 제어할 수 있게 된다. 앰퍼시스 회로의 목적에 따라 고주파 성분을 많이 포함하는 신호에서는 이득을 크게 하고, 상대적으로 저주파 성분을 많이 포함하는 신호는 이득을 적게 하여, 각각의 신호를 모두 합산하면 고주파가 증폭된 신호를 얻을 수 있게 된다. 각각의 신호를 합산하는 것은 도 3의 선형 결합기(4140)에 의한다.Referring to FIG. 7, the
도 8은 도 3의 앰퍼시스 회로에 포함된 선형 결합기를 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a linear coupler included in the ampere circuit of FIG. 3.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 선형 결합기(4140)는 출력 저항(R1, R2)을 공유하는 3개의 차동 증폭기로 구현되었다. 공통 소스 증폭기의 개수는 분기된 신호의 개수에 따른다. 도 3의 가변 이득 증폭기(4131, 4132, 4133)에 의해 증폭된 신호(S13, S23, S33)가 각각 선형 결합기(4140)가 포함하는 차동 증폭기의 입력이 되고, 각각의 차동 증폭기는 전류원으로부터 모두 동일한 크기의 바이어스 전류를 공급받고 같은 출력 저항(R1, R2)을 공유하고 있으므로 각각의 신호(S13, S23, S33)가 선형적으로 결합된 출력(EQ1)이 나오게 된다. 선형 결합기(4140)의 출력은 도 3의 앰퍼시스 회로(4100)의 출력 신호(EQ1)가 되고, 상기 출력 신호는 제 1 등화 신호(EQ1)로서 도 4의 디앰퍼시스 회로(4200)의 입력이 된다.Referring to FIG. 8, the
이하, 도 9, 도 10을 참조하여 도 4의 디앰퍼시스 회로(4200)의 구성 요소를 설명한다.Hereinafter, the components of the
도 9는 도 4의 디앰퍼시스 회로에 포함된 메인 탭을 나타내는 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a main tap included in the de-emphasis circuit of FIG. 4.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 메인 탭(4210)은 하나의 차동 증폭기로 구현되었다. 이 때, 메인 탭(4210)의 출력은 입력과 동일하여야 하므로 메인 탭(4210)은 도 3의 선형 결합기(4140)와 동일한 구성이 될 수 있다. 따라서 도 3의 선형 결합기(4140)가 세 개의 차동 증폭기로 구현된 경우에는 메인 탭(4210)은 도 3의 선형 결합기(4140)의 하나의 차동 증폭기가 가지는 각각의 트랜지스터의 세 배 크기의 트랜지스터를 가지고, 또한 전류원(Iss9)으로부터 도 8의 선형 결합기(4140)의 하나의 차동 증폭기가 가지는 전류원(Iss8)이 공급하는 바이어스 전류의 세 배의 바이어스 전류를 공급받는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 메인 탭(4210)은 입력 신호인 제 1 등화 신호(EQ1)와 동일한 제 2 등화 신호(EQ2)를 출력할 수 있다. 한편, 제 1 등화 신호(EQ1)는 메인 탭(4210)의 입력인 동시에 지연 라인의 입력이 된다.Referring to FIG. 9, the
도 10은 도 4의 디앰퍼시스 회로에 포함된 딜레이 셀을 나타내는 회로도이다.FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a delay cell included in the de-emphasis circuit of FIG. 4.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 딜레이 셀(4241)은 RC 지연 회로로 구현되었다. 도 4의 다른 딜레이 셀들(4142, 4143, 4244)도 동일한 구성을 가진다. 도 4의 지연 라인(4240)은 M차의 직렬 연결된 딜레이 셀(delay cell)들로 구성되어 있고, 여기서 딜레이 셀의 개수는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 일 실시예에 따 른 지연 라인(4240)은, 각각의 딜레이 셀들(4241, 4142, 4143, 4244)이 RC 지연 회로로 구현되어, 아날로그로 구현되었기 때문에 내부 클락 또는 ADC를 필요로 하지 않는다. 도 10의 일 실시예에 따른 가변 저항(R)과 캐패시터(C)는 각각 딜레이 셀의 출력 저항과 다음 셀의 게이트가 될 수 있다. 게이트의 캐패시턴스는 제어하기 힘들므로 지연 시간을 조절하기 위해 딜레이 셀의 출력 저항(R)을 조절하는 것이 바람직하다. 또한 가변 저항은 다이오드 연결(diode-connected) PMOS 장치와 이에 병렬로 연결된 동일한 크기의 바이어스 된 PMOS 장치로 구성될 수 있다. 이러한 가변 저항은 전압 스윙(swing)의 중심으로부터 대칭적인 전류 대 전압 특성을 가지므로 대칭 부하(symmetric load)라고도 부른다. 이때에 상기 다이오드 연결 PMOS 장치에 병렬로 연결된 PMOS 장치의 게이트 전압을 조절하여 저항을 변화시킬 수 있으며, 저항을 변화시킴으로써 딜레이 셀의 지연 시간을 조절할 수 있다. 이러한 딜레이 셀들이 직렬 연결되어 지연 시간이 전압에 의해서 조절되는 전압 제어 지연 라인(voltage controlled delay line)이 구성될 수 있다.Referring to FIG. 10, the
다시 도 4를 참조하면, 지연 라인(4240)의 각 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244)은 동일한 구성을 가지어 신호의 지연 시간이 동일하다. 다만, 각 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244)에 의해 구동되는 사이드 탭들(4221, 4222, 4223, 4224) 사이의 지연 시간은 동일하더라도 메인 탭(4210)과 첫 번째 사이드 탭(4221) 사이의 지연 시간이 사이드 탭들 사이의 지연 시간과 다를 수 있으므로, 각 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244) 사이에 더미 딜레이 셀(dummy delay cell)들을 추가할 수 있다.Referring back to FIG. 4, the
또한, 각각의 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244)은 RC 지현 회로로 구현되는 경우 지연이 증가될수록 출력의 상승 시간(rise time)이 길어질 수 있다. 이에 따라 긴 상승 시간 동안 사이드 탭들(4221, 4222, 4223, 4224)이 오작동할 가능성이 있다. 따라서 이러한 오작동을 줄이기 위해 각각의 딜레이 셀들(4241, 4242, 4243, 4244)과 사이드 탭들(4221, 4222, 4223, 4224) 사이에 버퍼(4231, 4232, 4233, 4234)를 추가할 수 있다. 버퍼는 사이드 탭들이 정상적으로 작동하기 충분할 정도로 짧은 상승 시간을 가져야 한다. 딜레이 셀들에 의해 지연된 신호는 사이드 탭들에 입력되어 사이드 탭들을 구동하게 된다.In addition, when each of the
일 실시예에 따른 도 4의 사이드 탭들(4221, 4222, 4223, 4224)은 각각 소스와 접지 사이에 가중 제어 신호에 따라 전류의 크기가 제어되는 가변 전류원이 연결되어 있는 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 또한 사이드 탭들은 도 4의 메인 탭(4210)과 반대의 신호를 출력하여 신호의 스윙(swing)을 감쇄하기 때문에, 사이드 탭들의 크기의 합은 메인 탭의 크기보다 작아야 한다. 메인 탭의 크기 대 사이드 탭의 크기의 비는 수학식 5와 같이 결정될 수 있다.According to an embodiment, the side taps 4221, 4222, 4223, and 4224 of FIG. 4 may be implemented as differential amplifiers having a variable current source having a magnitude of current controlled according to a weighted control signal between a source and a ground, respectively. . In addition, since the side taps output a signal opposite to the
여기서 는 메인 탭의 출력의 최대 스윙 범위(full swing range)이고, 는 최악의 스윙 범위(worst swing range)이며, n은 사이드 탭의 개수를 나타낸다. 이 식에 따라 사이드 탭의 크기, 즉 감쇄되는 출력의 정도는 메인 탭의 출력의 크기를 넘어서지 않게 된다.here Is the full swing range of the output of the main tap, Is the worst swing range, and n is the number of side taps. According to this equation, the size of the side tap, i.e. the amount of attenuated output, does not exceed the size of the output of the main tap.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.11 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 수신기(3000)는 입력 단자(4400), 이단 등화기(4000), 및 온 다이 터미네이션 회로(4300)를 포함한다. 이단 등화기(4000)는 신호의 고주파 성분을 증폭하는 앰퍼시스 회로(4100) 및 신호의 저주파 성분을 감쇄하는 디앰퍼시스 회로(4200)를 포함한다.Referring to FIG. 11, the
본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(3000)는 채널(2000)을 거치면서 손실이 생긴 신호를 입력 단자(4400)를 통해 입력받고, 이단 등화기(4000)를 통해 손실을 보상하며, 온 다이 터미네이션 회로(4300)를 통해 임피던스 매칭을 하여 전력 소모를 최소화 할 수 있다. 한편 온 다이 터미네이션 회로는 입력 단자(4400)에 바로 연결될 수도 있으나, 디앰퍼시스 회로(4200)의 메인 탭(4210)의 출력 저항으로서 이단 등화기(4000)의 출력단에 연결될 수도 있다.The
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 이단 등화기, 이단 등화 방법, 수신기, 및 통신 시스템은 등화기의 면적을 작게 할 수 있고, 높은 속도의 데이터 신호를 전송할 때 채널에서 생기는 손실을 적은 전력을 소모하면서도 효율적으로 보상할 수 있다.As described above, the two-stage equalizer, the two-stage equalization method, the receiver, and the communication system according to the embodiments of the present invention can reduce the area of the equalizer and reduce the loss in the channel when transmitting a high speed data signal. Efficiently compensate for low power consumption.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 이단 등화기, 이단 등화 방법, 수신기, 및 통신 시스템은 디앰퍼시스 회로가 아날로그로 구현되어 빠른 동작 속도를 가질 수 있다.In addition, in the two-stage equalizer, the two-stage equalization method, the receiver, and the communication system according to the embodiments of the present invention, the de-emphasis circuit may be implemented in analog to have a high operating speed.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101209817B1 (en) | 2011-02-01 | 2012-12-07 | 고려대학교 산학협력단 | Parallel Equalizer |
KR20170002219A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-06 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for improving quality of transmission signals, and system therefor |
KR101888786B1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-08-14 | 중앙대학교 산학협력단 | Low power output driver for high speed operation |
US20220286334A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-08 | Apple Inc. | Channel equalization |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960027855A (en) * | 1994-12-13 | 1996-07-22 | 죠셉 제이. 오팰라치 | Data communication device and method for use in the device |
KR19980069866A (en) * | 1997-01-01 | 1998-10-26 | 클라크삼세존엠 | Multi-stage adaptive equalizer |
US20010016015A1 (en) * | 1998-10-14 | 2001-08-23 | Takashi Kaku | Transmission apparatus and method of signal-point generation |
KR20050048423A (en) * | 2003-11-19 | 2005-05-24 | 한국전자통신연구원 | Data transmitting/receiving apparatus and method for performing equalization and pre-emphasis adaptive to transmission characteristics of receiving side |
KR20060016039A (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-21 | 삼성전자주식회사 | Adaptive preemphasis apparatus, data communication transmitter, data communication receiver, and adaptive preemphasis method |
KR20060109346A (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | 에이저 시스템즈 인크 | Reconfigurable communications circuit |
-
2007
- 2007-02-13 KR KR1020070014649A patent/KR100842775B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960027855A (en) * | 1994-12-13 | 1996-07-22 | 죠셉 제이. 오팰라치 | Data communication device and method for use in the device |
KR19980069866A (en) * | 1997-01-01 | 1998-10-26 | 클라크삼세존엠 | Multi-stage adaptive equalizer |
US20010016015A1 (en) * | 1998-10-14 | 2001-08-23 | Takashi Kaku | Transmission apparatus and method of signal-point generation |
KR20050048423A (en) * | 2003-11-19 | 2005-05-24 | 한국전자통신연구원 | Data transmitting/receiving apparatus and method for performing equalization and pre-emphasis adaptive to transmission characteristics of receiving side |
KR20060016039A (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-21 | 삼성전자주식회사 | Adaptive preemphasis apparatus, data communication transmitter, data communication receiver, and adaptive preemphasis method |
KR20060109346A (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | 에이저 시스템즈 인크 | Reconfigurable communications circuit |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101209817B1 (en) | 2011-02-01 | 2012-12-07 | 고려대학교 산학협력단 | Parallel Equalizer |
KR20170002219A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-06 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for improving quality of transmission signals, and system therefor |
KR102251671B1 (en) * | 2015-06-29 | 2021-05-13 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for improving quality of transmission signals, and system therefor |
KR101888786B1 (en) * | 2017-03-14 | 2018-08-14 | 중앙대학교 산학협력단 | Low power output driver for high speed operation |
US20220286334A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-08 | Apple Inc. | Channel equalization |
US11606230B2 (en) * | 2021-03-03 | 2023-03-14 | Apple Inc. | Channel equalization |
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