專(zhuān)利名稱(chēng)：具有dc偏移補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及信號(hào)傳遞，尤其涉及一種具有DC偏移補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)均衡器。
背景技術(shù)：
當(dāng)信號(hào)在通信介質(zhì)上被傳遞時(shí)，信號(hào)可能從如表面效應(yīng)(skin effect)和介電吸收等現(xiàn)象中受到衰減。為了提高信號(hào)傳遞的精確度和效率，信號(hào)接收器可以包括補(bǔ)償這種衰減的均衡器。為了不依賴(lài)于傳遞信號(hào)的具體通信通道而保持信號(hào)的輸出特性一致，需要均衡器施加的補(bǔ)償量與由介質(zhì)引起的衰減程度盡可能接近匹配。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種用于校正多級(jí)放大器中的DC偏移的方法包括確定由多級(jí)放大器引入到輸入信號(hào)的DC偏移。該方法還包括將校正電壓施加于在該多級(jí)放大器中多個(gè)被選定的級(jí)。施加的總校正電壓充分抵消由該多級(jí)放大器引入的該DC偏移。
確定實(shí)施例的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于均衡輸出信號(hào)。某個(gè)實(shí)施例補(bǔ)償由用于傳遞信號(hào)的通信介質(zhì)產(chǎn)生的信號(hào)衰減。這就允許該信號(hào)的輸出特性不依賴(lài)用于傳遞信號(hào)的通信通道而保持一致。與一致的輸出特性相關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢(shì)可以包括提高的元件響應(yīng)，這是由于信號(hào)電平能被選在系統(tǒng)元件的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。此外，信號(hào)能被保持在足夠的電平以防止信息丟失。
確定實(shí)施例的另一技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括對(duì)不同通信介質(zhì)的適應(yīng)能力。確定實(shí)施例使用可變?cè)鲆娣糯笃饕哉{(diào)整施加到輸入信號(hào)的補(bǔ)償程度。這個(gè)實(shí)施例可以允許針對(duì)不同的介質(zhì)調(diào)整補(bǔ)償量，從而提高實(shí)施此技術(shù)的均衡器的通用性。此外，此實(shí)施例也可以適應(yīng)與步驟、電壓和溫度變化相關(guān)的介質(zhì)特性的改變。
確定實(shí)施例的又一技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于有助于高速響應(yīng)。確定實(shí)施例使用用于信號(hào)放大的多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃?，并且在每一?jí)處具有DC偏移校正。因?yàn)槊總€(gè)放大器僅實(shí)施總放大率的一部分，所以減少了多級(jí)放大器的總響應(yīng)時(shí)間。在每一級(jí)施加DC偏移校正可以通過(guò)防止信號(hào)處于放大器任何特定級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍之外，來(lái)提高這種多級(jí)放大器的靈活性。
確定實(shí)施例的再一技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于多級(jí)放大器的可量測(cè)性。通過(guò)校正多級(jí)放大器每一級(jí)的DC偏移，能夠不需重新計(jì)算多級(jí)放大器的總DC偏移添加附加級(jí)。此外，使用大量級(jí)DC偏移來(lái)校正整個(gè)多級(jí)放大器的DC偏移，使信號(hào)處于放大器其中一級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)充分減小。這些以及其它方面將有助于實(shí)現(xiàn)如高速通信的應(yīng)用。
從附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地明白其它技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外，雖然以上己列舉了具體優(yōu)勢(shì)，但是具體實(shí)施例可以包括一些、所有的或者不包括所列舉的優(yōu)勢(shì)。


圖1顯示了通信介質(zhì)中用于補(bǔ)償信號(hào)衰減的均衡器的一個(gè)實(shí)施例；圖2顯示了用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算的電路的一個(gè)實(shí)施例；圖3顯示了用于將延遲引入信號(hào)中的電路的一個(gè)實(shí)施例；圖4顯示了用于將信號(hào)保持在均衡器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的可變?cè)鲆嫦薹糯笃鞯囊粋€(gè)實(shí)施例；圖5顯示了具有DC偏移校正的多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃鞯囊粋€(gè)實(shí)施例；。
圖6顯示了圖1的電路中用于沿信號(hào)通道設(shè)置增益的方法的一個(gè)實(shí)施例；圖7顯示了圖1的電路中用于沿信號(hào)通道自適應(yīng)調(diào)整增益的方法的一個(gè)圖9顯示了在多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃髦姓{(diào)整校正電壓的方法的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了均衡器100，其補(bǔ)償了使用通信介質(zhì)傳遞至均衡器100的信號(hào)中的衰減。在所述實(shí)施例中，均衡器100包括自適應(yīng)控制器102，基于由輸出監(jiān)控器104測(cè)量的輸出信號(hào)的輸出特性，自適應(yīng)控制器102調(diào)整施加到三個(gè)信號(hào)通道101A、101B和101C的每一通道的增益量。均衡器100還包括偏移控制器106，其響應(yīng)檢測(cè)均衡器100的輸出信號(hào)中不正確DC偏移的偏移監(jiān)控器108，校正由均衡器100的元件引入的DC偏移。均衡器100的其他元件包括可變?cè)鲆嫦薹糯笃?10、數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112、延遲發(fā)生器114、可變?cè)鲆娣糯笃?16、混頻器118、以及驅(qū)動(dòng)放大器120。通常，盡管由于通信介質(zhì)中的衰減以及制造工藝如器件幾何圖形失配或者閾值電壓失配可能造成的信號(hào)DC偏移中的變化，引起輸入信號(hào)中存在失真，均衡器100提供具有校正的DC偏移的被均衡的輸出信號(hào)。
通常，有兩個(gè)引起傳導(dǎo)通信介質(zhì)中信號(hào)衰減的主要原因。第一個(gè)主要原因是來(lái)自沿通信介質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)的表面效應(yīng)。第二個(gè)主要原因是通信介質(zhì)造成的信號(hào)的介電吸收。通常，由表面效應(yīng)引起的信號(hào)損耗的分貝量與乘積as·x·f]]>成比例，其中as是材料的表面效應(yīng)系數(shù)，x是沿材料傳輸?shù)拈L(zhǎng)度，以及f是信號(hào)的頻率。由于介電吸收引起的損耗量與乘積ad·x·f成比例，其中ad是材料的介電吸收系數(shù)。這些效應(yīng)的相對(duì)重要性會(huì)隨著材料和信號(hào)頻率而廣泛變化。從而，例如電纜具有的介電吸收的系數(shù)比其具有的表面效應(yīng)的系數(shù)小很多，因此除非是在高頻下，否則由表面效應(yīng)引起的損耗起支配作用。另一方面，底板線(backplane traces)可以具有更高的介電吸收系數(shù)，從而由于介電吸收引起的損耗與由于表面效應(yīng)引起的損耗量相當(dāng)或者比表面效應(yīng)引起的損耗量更大。此外，隨著操作條件如步驟、電壓或者溫度(PVT)的變化，材料的特性可能影響均衡器100對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。
為了補(bǔ)償這些損耗，均衡器100將信號(hào)分到三個(gè)信號(hào)通道101A、101B和101C中，并且使用可變?cè)鲆娣糯笃?16選擇性放大每個(gè)通道上的部分信號(hào)。第二通道101B基于信號(hào)的頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算，如導(dǎo)數(shù)運(yùn)算。該操作用數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112說(shuō)明。第三通道101C基于信號(hào)的頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算，如二階導(dǎo)數(shù)。此操作通過(guò)應(yīng)用兩個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112說(shuō)明。通過(guò)選擇性放大信號(hào)的一階和二階部分，均衡器100分別補(bǔ)償與頻率和頻率的平方根成比例的損耗效應(yīng)。就有關(guān)均衡器100操作的一般背景，應(yīng)適當(dāng)詳細(xì)地論述均衡器100的元件。
自適應(yīng)控制器102代表用于分析有關(guān)均衡器100的輸出信號(hào)的信息以及用于調(diào)整每一可變?cè)鲆娣糯笃?16的各自增益的任一元件或者多個(gè)元件。自適應(yīng)控制器102可以包括模擬和/或數(shù)字電子元件，如晶體管、電阻器、放大器、恒流電源、或者其他類(lèi)似元件。自適應(yīng)控制器102可以包括用于將信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)或反之亦然的適當(dāng)元件。根據(jù)特定實(shí)施例，自適應(yīng)控制器102包括數(shù)字處理器，如微處理器、微控制器、嵌入式邏輯、或者信息處理元件。并且根據(jù)特定實(shí)施例，自適應(yīng)控制器102通過(guò)調(diào)整施加到每個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?16的偏流，來(lái)控制每一可變?cè)鲆娣糯笃?16的增益。使用偏流來(lái)控制放大器116的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不需改變放大器的帶寬，而調(diào)整放大器施加的增益量，以便即使在增益增加時(shí)放大器也能夠維持其動(dòng)態(tài)范圍。
輸出監(jiān)控器104代表用于檢測(cè)均衡器100輸出信號(hào)的輸出特性的任一元件。輸出監(jiān)控器104可包括傳感器、積分器、放大器、比較器、或者其它適當(dāng)元件，其使用任何適當(dāng)操作包括信號(hào)平均、過(guò)濾、或者鎖定最大或者最小電平，來(lái)執(zhí)行信號(hào)檢測(cè)和分析。根據(jù)具體實(shí)施例，輸出監(jiān)控器104檢測(cè)輸出信號(hào)的碼間干擾(inter-symbol-interference)電平，其表示由于表面效應(yīng)和/或介電吸收引起的信號(hào)的失真量。同時(shí)，根據(jù)特定實(shí)施例，輸出監(jiān)控器104將輸出特性作為模擬信號(hào)傳遞至自適應(yīng)控制器102。
偏移控制器106代表用于調(diào)整在一級(jí)或多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃?16處施加的DC偏移校正量的任一元件或者多個(gè)元件。偏移控制器106可以包括任何微處理器、微控制器、嵌入式邏輯、或者其它適當(dāng)元件，用于分析從偏移監(jiān)控器108接收的信息并調(diào)整施加到信號(hào)的校正電壓量以校正DC偏移。通過(guò)均衡器100的各種元件，特別是通過(guò)可變?cè)鲆娣糯笃?16，可能給信號(hào)帶來(lái)DC偏移。在多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃髦校珼C偏移在級(jí)間可以是積累的。偏移控制器106將DC電壓施加到由可變?cè)鲆娣糯笃?16放大的信號(hào)以校正偏移。根據(jù)特定實(shí)施例，偏移控制器106按步驟施加校正電壓，其中每一步驟被應(yīng)用在不同級(jí)的可變?cè)鲆娣糯笃?16中。在這樣的實(shí)施例中，可以任何適當(dāng)方式確定在每一步驟施加的電壓量。例如，在步驟中可以平分總校正電壓，或者可以與各個(gè)步驟的增益成比例的量來(lái)分配總校正電壓。
偏移監(jiān)控器108代表用于測(cè)量信號(hào)中DC偏移量的任一或者多個(gè)適當(dāng)元件。偏移監(jiān)控器108可以包括低通濾波器、積分器、放大器、比較器、或者其它適當(dāng)元件，用于檢測(cè)DC偏移。在所述實(shí)施例中，偏移監(jiān)控器108與均衡器100的輸出端以及每一可變?cè)鲆娣糯笃?16的輸出端連接。從而，偏移監(jiān)控器108能夠測(cè)量由均衡器100帶來(lái)的全部DC偏移以及由每一可變?cè)鲆娣糯笃?16帶來(lái)的DC偏移。這就允許偏移控制器106對(duì)特定通道101A、101B、或者101C以及對(duì)均衡器100的總輸出端進(jìn)行適當(dāng)DC偏移調(diào)整。
可變?cè)鲆嫦薹糯笃?VGLA)110代表用于調(diào)節(jié)由均衡器100接收的輸入信號(hào)的元件或者元件集合。該調(diào)節(jié)過(guò)程調(diào)整輸入信號(hào)的總電平，以保持信號(hào)在均衡器100的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。因而，VGLA110可以通過(guò)調(diào)整總信號(hào)電平來(lái)提供一定程度的均衡。在具體實(shí)施例中，通過(guò)施加到VGLA110的偏流控制VGLA110施加的放大量。
數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112代表產(chǎn)生與輸入信號(hào)頻率成線性比的輸出，即稱(chēng)為“一階運(yùn)算”的任何元件或者元件的集合。數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112可以包括用于執(zhí)行所需數(shù)學(xué)運(yùn)算的任何適當(dāng)?shù)碾娮釉蛘唠娐?。根?jù)具體實(shí)施例，該運(yùn)算是導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，該運(yùn)算是使多個(gè)信號(hào)的頻率與輸入正弦信號(hào)相乘。數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112可被多次應(yīng)用于信號(hào)，基于S112被應(yīng)用的次數(shù)，得出與頻率成平方、立方、或者其它指數(shù)冪的輸出信號(hào)。
延遲發(fā)生器114代表在信號(hào)傳遞中引入時(shí)間延遲的任何元件或者元件的集合。延遲發(fā)生器114可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娮釉蛘唠娐?。根?jù)具體實(shí)施例，由延遲發(fā)生器114引入到信號(hào)中的延遲大約等于將被應(yīng)用于信號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112所需的時(shí)間量。因而，延遲發(fā)生器114可以被用來(lái)均衡輸入信號(hào)的每一部分在相應(yīng)的通道101A、101B或者101C傳輸所需的時(shí)間量。因此，在信號(hào)的各個(gè)部分可以同步到達(dá)混頻器118。
可變?cè)鲆娣糯笃?16代表用于放大信號(hào)的任一元件或者多個(gè)元件?？勺?cè)鲆娣糯笃?16可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娮釉?，并且在具體實(shí)施例中，施加于特定的可變?cè)鲆娣糯笃?16的偏流控制每一可變?cè)鲆娣糯笃?16。在某些情況下，執(zhí)行放大的特定元件的響應(yīng)時(shí)間可能太長(zhǎng)，以致放大器不能有效放大在高低值之間迅速變化的高頻信號(hào)。因此，可變?cè)鲆娣糯笃?16可以包括一組級(jí)，每一級(jí)執(zhí)行全部放大的一部分。因?yàn)?，沒(méi)有哪一級(jí)負(fù)擔(dān)執(zhí)行所有的放大，所以每一級(jí)施加其各自的增益所需的時(shí)間也變小。這就允許多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃?16響應(yīng)更高頻率的信號(hào)。
可變?cè)鲆娣糯笃?16也會(huì)給信號(hào)帶來(lái)DC偏移。在多級(jí)放大器中，每一級(jí)可以引入帶來(lái)一個(gè)DC偏移。一種校正DC偏移的方法是施加校正電壓以校正信號(hào)中的DC偏移。在初始信號(hào)被放大之前，校正電壓可以被完全地施加到該初始信號(hào)。但是，在某一時(shí)刻完全施加電壓可能使信號(hào)超出放大器116的一級(jí)或者多級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍。此外，每添加新的一級(jí)時(shí)，施加的電壓就被重新計(jì)算并調(diào)整，并且如果在每一級(jí)中增益是可變的，那么DC偏移可能在這些級(jí)中不被平均分配。為了處理這個(gè)難點(diǎn)，具體實(shí)施例可以包括在放大器116的多級(jí)處施加校正電壓。這就允許每一級(jí)的DC偏移在該級(jí)處被修正，減少了校正使信號(hào)超出放大器的動(dòng)態(tài)范圍的機(jī)會(huì)，并且消除了每次添加一級(jí)時(shí)，要為整個(gè)陣列重新計(jì)算DC偏移的需要。而且，當(dāng)每一級(jí)的增益獨(dú)立變化時(shí)，在每一級(jí)施加校正電壓便于校正DC偏移，從而不同級(jí)可以具有不同的增益，并且可以引入不同的DC偏移。
混頻器118代表用于將通信通道101A、101B以及101C上的信號(hào)合成單一信號(hào)的元件或者元件的集合?；祛l器118可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娮釉?。混頻器118將組合信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)放大器120。驅(qū)動(dòng)放大器120代表用于放大組合信號(hào)的任何元件或者元件的集合。驅(qū)動(dòng)放大器120對(duì)該組合信號(hào)進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)姆糯?，以產(chǎn)生均衡器100的輸出信號(hào)，該信號(hào)具有足夠高的信號(hào)電平，以允許將輸出信號(hào)有效傳遞至另一目的地。
在操作中，均衡器100經(jīng)過(guò)通信介質(zhì)接收由于傳輸而已被衰減的輸入信號(hào)。VGLA110調(diào)節(jié)信號(hào)以便使信號(hào)電平在均衡器100的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。均衡器100將輸入信號(hào)分配到三個(gè)通道101A、101B、以及101C中。在通道101A中的信號(hào)被延遲發(fā)生器114延遲兩次。通道101B上的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112一次，并且由延遲發(fā)生器114延遲一次。通道101C上的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112兩次。從而，三個(gè)通道101A、101B、以及101C相應(yīng)于分別經(jīng)過(guò)無(wú)運(yùn)算、一階運(yùn)算、以及二階運(yùn)算的輸入信號(hào)。
然后，均衡器100使用各自的可變?cè)鲆娣糯笃?16來(lái)放大每一通道上的信號(hào)。自適應(yīng)控制器102控制每一放大器116的增益，并且對(duì)于每一通道101A、101B、以及101C增益可以不同。這就允許均衡器100為損耗效應(yīng)提供不同程度的補(bǔ)償，該損耗效應(yīng)具有與信號(hào)頻率不同的比例關(guān)系。通常，對(duì)于關(guān)于基本信號(hào)的具體效應(yīng)的補(bǔ)償量與相應(yīng)通道的放大率和通道101A上未修改的信號(hào)的放大率的比率成比例。因此，為了增加施加到其它通道的補(bǔ)償?shù)南鄬?duì)效果，通道101A可以不施加或者施加微量的負(fù)增益(以分貝計(jì)算)。偏移控制器106校正由相應(yīng)的放大器116帶給每一通道101A、101B以及101C上的信號(hào)的任何DC偏移。
來(lái)自每個(gè)通道的放大信號(hào)被混頻器118組合成單一信號(hào)。驅(qū)動(dòng)放大器120放大這個(gè)輸出信號(hào)以允許該輸出信號(hào)有效傳遞至另一目的地。輸出監(jiān)控器104和偏移監(jiān)控器108監(jiān)控輸出信號(hào)的特性，并且提供反饋給自適應(yīng)控制器102和偏移控制器106。自適應(yīng)控制器102利用來(lái)自輸出監(jiān)控器104有關(guān)輸出信號(hào)電平的反饋，以確定自適應(yīng)控制器102對(duì)輸入信號(hào)的衰減是過(guò)補(bǔ)償還是欠補(bǔ)償?；诖舜_定，自適應(yīng)控制器102可以適當(dāng)調(diào)整施加到一個(gè)或者多個(gè)通道101A、101B以及101C的增益量以更有效地補(bǔ)償。偏移控制器106使用由偏移監(jiān)控器108提供的關(guān)于輸出信號(hào)的DC偏移信息，以調(diào)整施加到每個(gè)放大器116的校正電壓量。
上述自適應(yīng)控制和反饋的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于均衡器100能夠?qū)Ω淖兙馄?00對(duì)信號(hào)的響應(yīng)如步驟、電壓或者溫度(PVT)變化的作用作出相應(yīng)。自適應(yīng)響應(yīng)使得即使衰減變化時(shí)，均衡器100仍產(chǎn)生穩(wěn)定輸出特性的輸出信號(hào)。即使在不包括自動(dòng)自適應(yīng)控制的實(shí)施例中為了適應(yīng)改變的條件或者檢測(cè)到的響應(yīng)變化也可以手動(dòng)調(diào)整。
均衡器100的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于具有對(duì)其它通信介質(zhì)的適應(yīng)能力。例如，均衡器100可以與電纜連接，設(shè)置有對(duì)由于表面效應(yīng)和介電吸收引起的衰減進(jìn)行補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)設(shè)置的增益。然后，如果均衡器100連接到底板線來(lái)代替電纜，那么為使均衡器100補(bǔ)償?shù)装寰€的不同衰減性質(zhì)，可以使用控制器102調(diào)整通道101A、101B、以及101C的增益。這就提供了優(yōu)于先前補(bǔ)償方法的優(yōu)點(diǎn)，其中對(duì)于特定通信介質(zhì)構(gòu)建均衡電路以提供傳遞函數(shù)的反運(yùn)算，以便電路不能被有效地應(yīng)用于具有不同傳輸性質(zhì)的通信介質(zhì)。
雖然已詳細(xì)描述均衡器100的特定實(shí)施例，但是還有許多其它可能的實(shí)施例。可能的變化包括例如為了補(bǔ)償不同的損耗特性而將不同或者附加的數(shù)學(xué)運(yùn)算應(yīng)用于通道101A、101B、以及101C，增加通道的數(shù)量，對(duì)控制器102和106使用手動(dòng)控制而不是自動(dòng)反饋控制，使用單級(jí)放大器116，以及以上提出的其它變化。通常，元件可以任何適當(dāng)方式被重新排列、修改或省略，并且由元件執(zhí)行的函數(shù)可以被分配在不同或者附加的元件中，或者以任何適當(dāng)方式合并在單一元件內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)了解的是均衡器100的實(shí)施可以包括任何這類(lèi)變化。
圖2顯示數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112的具體實(shí)施例。在所述實(shí)施例中，S112對(duì)作為差分輸入A(連同反相Ax)提供至操作器S112的輸入信號(hào)進(jìn)行取導(dǎo)數(shù)運(yùn)算。運(yùn)算器S112包括電阻器202、晶體管204、電容器206以及恒流電源208。晶體管204可以是任何適當(dāng)?shù)木w管，包括例如圖2所示的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。電阻器202、電容器206以及恒流電源208的元件值可以被選擇以產(chǎn)生輸入信號(hào)的頻率和輸出信號(hào)的電平之間所需的比例因數(shù)。
S112還包括共模電壓檢測(cè)器(CMVD)210，其檢測(cè)差分輸出信號(hào)Z(連同反相Zx)的共模電壓。CMVD210與放大器212連接，該放大器212比較CMVD210的輸出與參考公共電壓(Vcomm)214。同時(shí)，CMVD210和放大器212將差分輸出信號(hào)Z的共模電壓維持在Vcomm214。這就防止了以其他方式可能發(fā)生的輸出信號(hào)中的電壓漂移。
在操作中，S112接收輸入信號(hào)A。由于電容器206的響應(yīng)依賴(lài)于頻率，因此運(yùn)算器S對(duì)輸入信號(hào)A的響應(yīng)也隨頻率而定。電阻器202和恒流電源208調(diào)控電容器206被輸入信號(hào)A充電和放電的速度。從而，S112提供了與輸入信號(hào)A的頻率成比例的輸出信號(hào)Z。CMVD210監(jiān)控輸出信號(hào)Z的共模電壓，并且放大器212按需校正共模電壓。
所述運(yùn)算器S112僅是一個(gè)特定一階數(shù)學(xué)運(yùn)算的一個(gè)具體實(shí)施例。其它運(yùn)算可以被用于均衡器100中，并且其它適當(dāng)元件可以被用于進(jìn)行所述導(dǎo)數(shù)運(yùn)算。此外，其它數(shù)學(xué)運(yùn)算可能產(chǎn)生更高階的響應(yīng)，比如與頻率平方成比例的輸出信號(hào)。應(yīng)當(dāng)了解的是這些變化視為在目前公開(kāi)的范圍內(nèi)。
圖3顯示延遲發(fā)生器114的一個(gè)實(shí)施例。延遲發(fā)生器114產(chǎn)生相位滯后于差分輸入信號(hào)A的差分輸出信號(hào)Z。在所述實(shí)施例中，延遲發(fā)生器114包括晶體管302、電容器304、恒流電源306、CMVD308、以及放大器310。晶體管302可以是任何適當(dāng)晶體管，包括例如圖3所示的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。電容器304和恒流電源306的元件值可以被選擇以在輸入信號(hào)A和輸出信號(hào)Z之間促成適當(dāng)?shù)南辔粶蟆８鶕?jù)具體實(shí)施例，延遲發(fā)生器114的元件值被選擇以使延遲發(fā)生器114的相位滯后與S112進(jìn)行其各個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算所需的時(shí)間相匹配。
在操作中，延遲發(fā)生器114產(chǎn)生輸出信號(hào)Z，由于電容器304的放電時(shí)間和晶體管302的響應(yīng)時(shí)間，該輸出信號(hào)Z滯后于輸入信號(hào)A。CMVD308和放大器312結(jié)合運(yùn)行以將輸出信號(hào)Z的共模電壓維持在Vcomm312。這有助于防止以其他方式可能發(fā)生的輸出信號(hào)中的電壓漂移。
延遲發(fā)生器114的所述實(shí)施例僅是用于將延遲給予輸入信號(hào)的許多可能元件的一個(gè)實(shí)施例。在其它實(shí)施例中，延遲量是可調(diào)整的，例如通過(guò)使用可變電容器304或者可變恒流電源306。其它元件可以被用于產(chǎn)生需要的延遲，并且各種所述元件可以被重新排列或者省略。應(yīng)當(dāng)了解的是這些變化視為在目前公開(kāi)的范圍內(nèi)。
圖4顯示VGLA110的一個(gè)實(shí)施例。在所述實(shí)施例中，VGLA110包括電阻器402、晶體管404、恒流電源406、可變恒流電源408、CMVD410、以及放大器412。晶體管404可以是任何適當(dāng)?shù)木w管，包括例如圖4所示的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。電阻器402和恒流電源406的元件值可以被適當(dāng)選擇以為VGLA110產(chǎn)生需要的放大范圍?？勺兒懔麟娫?08是可調(diào)整的，以控制偏置晶體管404(標(biāo)有“k”)的電流量，使得VGLA110的增益得到控制。
在操作中，VGLA110將增益施加到在輸入晶體管404(標(biāo)有“M1”和“M2”)施加的輸入信號(hào)。增益量由可變恒流電源408以及VGLA110的其它元件的元件值控制。為了防止信號(hào)移至均衡器100的動(dòng)態(tài)范圍之外，VGLA110還限制信號(hào)的最大電平。CMVD410監(jiān)控輸出信號(hào)Z的共模電壓，并且與放大器412一起將輸出信號(hào)Z的共模電壓維持在Vcomm414。
所述實(shí)施例僅是VGLA110的許多可能實(shí)施例的其中一個(gè)。其它元件可以被用于產(chǎn)生所需的可變?cè)鲆?，限制輸出信?hào)的最大電平，以及以其它方式調(diào)節(jié)均衡器100的輸入信號(hào)。此外，各種所述元件可以被重新排列或者省略。應(yīng)當(dāng)了解的是這些變化視為在目前公開(kāi)的范圍內(nèi)。
圖5顯示可變?cè)鲆娣糯笃?16的多級(jí)實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例。在所述實(shí)施例中，放大器116包括放大器級(jí)502A、502B、...502n(合稱(chēng)為“級(jí)502”)。每個(gè)放大器將可變?cè)鲆鎔施加到其相應(yīng)的輸入端504A、504B、...504n(合稱(chēng)為“輸入終端504”)施加的信號(hào)。由每一級(jí)502產(chǎn)生的增益可以獨(dú)立變化，或者也可以在所有級(jí)中自動(dòng)被均衡。根據(jù)具體實(shí)施例，可以通過(guò)調(diào)整施加到相應(yīng)級(jí)502的偏流506A、506B、...506n(合稱(chēng)為“偏流506”)來(lái)控制增益。使用偏流506控制級(jí)502可以在不需大幅減小級(jí)502帶寬的條件下，而增加級(jí)502的增益。
每一級(jí)502都可能給施加到該級(jí)的各個(gè)輸入端504的信號(hào)帶來(lái)DC偏移。因此，帶來(lái)的DC偏移量可以依特定級(jí)502的增益而變化，并且通常，不同級(jí)502可以帶來(lái)不同的DC偏移502。前述方法通過(guò)在第一級(jí)502A之前施加校正電壓已經(jīng)校正了DC偏移，以解決由整個(gè)多級(jí)放大器116帶來(lái)的DC偏移。但是，這可能使信號(hào)移到一級(jí)或者多級(jí)502的動(dòng)態(tài)范圍之外，尤其是當(dāng)帶來(lái)的DC偏移量從級(jí)502到級(jí)502變化時(shí)。此外，存在的風(fēng)險(xiǎn)是任何沒(méi)有校正的DC偏移將在以后每一級(jí)502中被放大，從而可能干擾信號(hào)。
因此，在所述實(shí)施例中，校正電壓Vs508(合指電壓VsA508A、VsB508B、...Vsn508)被施加在每一級(jí)502的輸入端504。這就減小了開(kāi)始未校正的DC偏移被放大至嚴(yán)重削弱信號(hào)品質(zhì)地步的風(fēng)險(xiǎn)，并且還減小了信號(hào)被移至級(jí)502其中之一的動(dòng)態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)。施加于每一級(jí)502的校正電壓508的量可以針對(duì)特定級(jí)502設(shè)置，從而進(jìn)一步減小信號(hào)移至任一級(jí)502的動(dòng)態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)?？梢詾槊恳恍录?jí)502添加新校正電壓508。這就防止了隨著每一新級(jí)502的添加而出現(xiàn)將信號(hào)移至級(jí)502的動(dòng)態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)，就像單一DC偏移施加在第一級(jí)502A的情況一樣。
施加于每一級(jí)502的校正電壓508的量可以許多方式變化?？梢栽诩?jí)502中平均分配校正電壓508，以便所有校正等于由放大器116帶來(lái)的所有DC偏移。或者，校正電壓508可以逐級(jí)選擇地調(diào)整。例如，無(wú)論某一級(jí)的增益何時(shí)被改變，校正電壓508量都可以被調(diào)整。在此實(shí)施例中，對(duì)于偏移控制器106和自適應(yīng)控制器102而言彼此聯(lián)通是有益的，以易于迅速調(diào)整。校正電壓508可以響應(yīng)從偏移監(jiān)控器108接收的信息被自動(dòng)調(diào)整?；蛘?，校正電壓508可以被手動(dòng)調(diào)整。應(yīng)當(dāng)了解的是這些以及其它許多變化包括添加、省略、或者重組各種元件是在所提供的描述范圍內(nèi)。特別是，應(yīng)當(dāng)了解所述技術(shù)可以應(yīng)用在任何多級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃髦校⒉幌抻谟迷诰馄?00的放大器或者類(lèi)似設(shè)備中。
圖6是顯示使用控制器102為通道101A、101B以及101C設(shè)置增益水平的方法的實(shí)例的流程圖600。在步驟602中，測(cè)量通信介質(zhì)的傳輸特性。該測(cè)量可以用于確定通信介質(zhì)的物理特性，例如表面效應(yīng)系數(shù)、介電吸收系數(shù)、長(zhǎng)度、或者其它與信號(hào)衰減有關(guān)的性質(zhì)。在步驟604中，對(duì)介質(zhì)確定與一階頻率相關(guān)的效應(yīng)。這可以包括與介質(zhì)上傳送的信號(hào)的頻率成線性比的任何類(lèi)型的衰減。在步驟606中，基于一階效應(yīng)，設(shè)置控制器102以產(chǎn)生在通道101B上的增益，該增益將適當(dāng)補(bǔ)償該一階效應(yīng)。在步驟608中，根據(jù)在介質(zhì)上進(jìn)行的測(cè)量確定與二階頻率有關(guān)的效應(yīng)，并且在步驟610中，設(shè)置控制器102以產(chǎn)生通道101C上的補(bǔ)償增益。
在步驟612中，為了驗(yàn)證一階通道101B和二階通道101C上的相關(guān)補(bǔ)償相對(duì)于未修改的通道101A是否足夠，計(jì)算通道之間的放大比率?；谶@個(gè)比率，能夠確定施加于通道101B和101C的補(bǔ)償量相對(duì)于未修改的信號(hào)是否足夠。在步驟614中，如果補(bǔ)償量不夠，為了提高該通道的增益或者增益比率，可以對(duì)未修改的通道101A施加負(fù)分貝增益。例如，在特定情況對(duì)于衰減效應(yīng)的完全補(bǔ)償可能需要在通道101A上的增益為1、在通道101B上的增益為10、以及在通道101C上的增益為50。如果在通道101C上的放大器116具有的最大增益為40，那么例如0.8的增益可以施加在通道101A上，以便通過(guò)分別設(shè)置通道101B和101C的增益為8和40，保持通道問(wèn)的比率。一旦設(shè)置了所有的增益，該方法便結(jié)束。
圖7是顯示用于自適應(yīng)調(diào)整通道101A、101B、以及101C的增益的方法的流程圖700。均衡器100開(kāi)始處理輸入信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)，并且自適應(yīng)控制方法開(kāi)始。在步驟702中，為了確定在指示一個(gè)或者更多通道101A、101B、以及101C的增益需要被調(diào)整的信號(hào)中是否存在不平衡，輸出監(jiān)控器104監(jiān)控輸出信號(hào)中的碼間干擾。如果在確定步驟704中檢測(cè)到不平衡，于是在步驟706中，基于輸出監(jiān)控器104提供的信息，自適應(yīng)控制器102確定對(duì)每一通道的增益調(diào)整。然后在步驟708中，自適應(yīng)控制器102適當(dāng)調(diào)整每一通道101A、101B以及101C的增益。只要信號(hào)繼續(xù)被接收，就可以重復(fù)執(zhí)行該方法，如在確定步驟710中所示。
在圖6和圖7描述的操作方法僅是用于設(shè)置均衡器100中可變?cè)鲆娣糯笃?16的適當(dāng)增益的一個(gè)實(shí)例。在其它實(shí)施例中，所述步驟可以任何適當(dāng)順序執(zhí)行，特定步驟可以被省略或者添加。另外，也可以使用設(shè)置增益的其它方法，特別包括與上述均衡器100的許多實(shí)施例的任一種相一致的操作方法。
圖8是顯示用于多級(jí)放大器116中自適應(yīng)控制施加的校正電壓以校正DC偏移的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖800。在所述實(shí)施例中，在步驟802中，沿所有通道101A、101B以及101C為每一級(jí)502確定校正電壓。此確定可以基于特定級(jí)502引入的DC偏移的任何適當(dāng)測(cè)量。在步驟804中，偏移控制器106將各個(gè)校正電壓施加到每一級(jí)。
在步驟806中，當(dāng)均衡器100被啟動(dòng)并且接收信號(hào)時(shí)，偏移監(jiān)控器108監(jiān)控每一通道101A、101B、以及101C的DC偏移以及總輸出信號(hào)的DC偏移。如果在確定步驟808中檢測(cè)到意外的偏移，于是在步驟810，偏移控制器106確定對(duì)校正電壓的適當(dāng)調(diào)整。然后在步驟812中，偏移控制器106實(shí)施該調(diào)整。接著，如在確定步驟814所示，只要信號(hào)繼續(xù)，就可以從步驟806重復(fù)執(zhí)行該方法。
圖9顯示了用于在多級(jí)放大器116中調(diào)整校正電壓的方法。在步驟902開(kāi)始該方法，為每一級(jí)502設(shè)置校正電壓，例如通過(guò)應(yīng)用圖8所示方法的步驟802和804。一旦校正電壓被設(shè)置，它們就可以基于在多級(jí)放大器116中的變化而被調(diào)整。如果一個(gè)級(jí)或者多級(jí)502的增益被調(diào)整，如確定步驟904所示，于是在步驟906中偏移控制器106可以為這樣的每一級(jí)502確定新的校正電壓。然后在步驟908中，偏移控制器106施加新的校正電壓。
偏移控制器106也可以響應(yīng)在多級(jí)放大器116中添加級(jí)502進(jìn)行調(diào)整。如果在確定步驟910中添加了一級(jí)，于是在步驟912中，確定新級(jí)502的校正電壓。在步驟914中，偏移控制器106將校正電壓施加到新級(jí)502。因?yàn)樾Ｕ妷悍謩e被施加到每一級(jí)，所以不需調(diào)整與任何其它級(jí)502相關(guān)聯(lián)的校正電壓。在對(duì)增益變化或者添加的級(jí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整之后，該方法結(jié)束。
圖8和圖9所示的操作方法僅是用于將校正電壓施加到多級(jí)放大器116的多級(jí)的許多可能實(shí)施例的例子。其它實(shí)施例可以包括例如在其它每一級(jí)502而不是在每一級(jí)502上施加校正電壓，手動(dòng)而不是通過(guò)反饋控制偏移，或者其它類(lèi)似變化。特別是，與上述可變?cè)鲆娣糯笃?16的任何實(shí)施例相一致的操作方法應(yīng)該理解為包含在目前公開(kāi)的范圍內(nèi)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以提出各種改變、變化、替換、轉(zhuǎn)換以及修改，并且意味著本發(fā)明包含這些改變、變化、替換、轉(zhuǎn)換以及修改，其落在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于校正多級(jí)放大器中的DC偏移的方法，包括確定由多級(jí)放大器引入到輸入信號(hào)的DC偏移；以及將校正電壓施加到該多級(jí)放大器中多個(gè)被選定的級(jí)，其中施加的總校正電壓充分抵消由該多級(jí)放大器引入的該DC偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定DC偏移的步驟包括為該放大器的每一級(jí)確定DC偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該校正電壓被施加到該放大器的每一級(jí)；以及施加到每一級(jí)的該校正電壓在數(shù)值上等于由該級(jí)引入的該DC偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該總校正電壓被平均分配在被選定的級(jí)中，其中該校正電壓被施加到所述被選定的級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括監(jiān)控該多級(jí)放大器輸出信號(hào)的輸出DC偏移；檢測(cè)該輸出DC偏移的變化；以及響應(yīng)該輸出DC偏移的變化，調(diào)整施加到所述級(jí)的校正電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將新級(jí)添加到該多級(jí)放大器中；確定由該新級(jí)引入的DC偏移；以及施加在數(shù)值上與該新級(jí)引入的該DC偏移相等的校正電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括調(diào)整該放大器其中一級(jí)的增益；以及響應(yīng)該增益的調(diào)整，調(diào)整施加到增益被調(diào)整的該級(jí)的校正電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該多級(jí)放大器構(gòu)成多個(gè)多級(jí)放大器的其中之一，其中每個(gè)多級(jí)放大器可放大各個(gè)通信通道上的各個(gè)信號(hào)；所述各個(gè)信號(hào)被合成組合輸出信號(hào)；以及該方法還包括監(jiān)控該組合輸出信號(hào)的DC偏移變化；以及響應(yīng)檢測(cè)該組合輸出信號(hào)的DC偏移變化，調(diào)整該校正電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法在均衡器中執(zhí)行，該均衡器可補(bǔ)償輸入信號(hào)中的衰減；以及由該均衡器的自適應(yīng)控制器控制該多級(jí)放大器的增益。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中該方法還包括從該自適應(yīng)控制器檢測(cè)多極放大器的增益已被改變的指示；以及響應(yīng)該變化，調(diào)整該校正電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該輸入信號(hào)的頻率至少為一千兆赫。
12.一種多級(jí)放大器，包括多個(gè)級(jí)，每一級(jí)可將各個(gè)增益施加到輸入信號(hào)；以及偏移控制器，可將校正電壓施加到多個(gè)被選定的級(jí)，其中施加到所述級(jí)的總校正電壓充分抵消由該多級(jí)放大器引入的該DC偏移。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該偏移控制器還可將校正電壓施加到每一個(gè)所述級(jí)，該校正電壓在數(shù)值上等于由該級(jí)引入的該DC偏移。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該總校正電壓被平均分配在所述選定的級(jí)中，其中該校正電壓被施加到所述被選定的級(jí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該放大器還包括偏移監(jiān)控器，可進(jìn)行以下操作監(jiān)控該多級(jí)放大器輸出信號(hào)的輸出DC偏移；以及檢測(cè)該輸出DC偏移的變化；以及該偏移控制器還可響應(yīng)該輸出DC偏移的變化，調(diào)整施加到所述級(jí)的校正電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該偏移控制器還可進(jìn)行以下操作檢測(cè)該放大器其中一級(jí)的增益調(diào)整；以及響應(yīng)該增益調(diào)整，調(diào)整施加到增益被調(diào)整的該級(jí)的校正電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該多級(jí)放大器構(gòu)成多個(gè)多級(jí)放大器的其中之一，其中每個(gè)多級(jí)放大器可放大各個(gè)通信通道上的各個(gè)信號(hào)；所述各個(gè)信號(hào)被混合成組合輸出信號(hào)；以及該放大器還包括偏移監(jiān)控器，該偏移監(jiān)控器可監(jiān)控該組合輸出信號(hào)的DC偏移變化；以及響應(yīng)檢測(cè)該組合輸出信號(hào)的DC偏移變化，調(diào)整該校正電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該放大器是均衡器的一部分，該均衡器可補(bǔ)償輸入信號(hào)的衰減；以及該多級(jí)放大器的該增益被該均衡器的自適應(yīng)控制器控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大器，其中該輸入信號(hào)的頻率至少為一千兆赫。
20.一種多級(jí)放大器，包括用于確定由多級(jí)放大器引入的DC偏移的裝置；以及用于將校正電壓施加到該多級(jí)放大器中多個(gè)被選定的級(jí)的裝置，其中施加的總校正電壓充分抵消由該多級(jí)放大器引入的DC偏移。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的放大器，還包括用于監(jiān)控該多級(jí)放大器輸出信號(hào)的輸出DC偏移的裝置；用于檢測(cè)該輸出DC偏移的變化的裝置；以及用于響應(yīng)該輸出DC偏移的變化，調(diào)整施加到所述級(jí)的校正電壓的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的放大器，還包括用于調(diào)整該放大器其中一級(jí)的增益的裝置；以及用于響應(yīng)該增益的調(diào)整，調(diào)整施加到增益被調(diào)整的該級(jí)的校正電壓的裝置。
全文摘要
一種用于校正多級(jí)放大器中的DC偏移的方法，包括確定由多級(jí)放大器引入到輸入信號(hào)的DC偏移。該方法還包括將校正電壓施加到該多級(jí)放大器中多個(gè)被選定的級(jí)。施加的總校正電壓充分抵消由該多級(jí)放大器引入的該DC偏移。
文檔編號(hào)H03F3/21GK1658603SQ20051000824
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者蓋維欣, 日高康夫 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社