專利名稱：負(fù)反饋電路及用其實(shí)現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及負(fù)反饋電路及利用其實(shí)現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置，尤其涉及采用片外精確電阻作為參考的負(fù)反饋電路及利用其實(shí)現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在對信號(hào)進(jìn)行長距離傳輸時(shí)，通常會(huì)使用傳輸線(transmissionline)，并且為了避免信號(hào)反射，在信號(hào)的發(fā)送側(cè)或者接收側(cè)往往需要進(jìn)行阻抗匹配，即，讓發(fā)送側(cè)或接收側(cè)的等效阻抗與傳輸線阻抗ZTL相同，而這種阻抗匹配以接收端最為常見，做法通常是連接一個(gè)端接電阻Rt。
圖1示出了一個(gè)接收側(cè)阻抗匹配的電路示意圖，其中ZTL102為傳輸線阻抗。信號(hào)由傳輸線經(jīng)過端接電阻Rt104進(jìn)行阻抗匹配后，進(jìn)入芯片106的內(nèi)部電路進(jìn)行處理。在很多實(shí)際的應(yīng)用(如E1/T1)中，傳輸線的兩側(cè)都接有變壓器108(transformer)，用于改變信號(hào)幅度和進(jìn)行阻抗變換，但對于電路原理和基本特性并沒有本質(zhì)影響，圖1中示出了接收側(cè)的變壓器108。由于信號(hào)反射對阻抗匹配程度較為敏感，所以實(shí)際應(yīng)用中Rt104基本都是采用精度較高的片外分立器件。
這種方案的缺點(diǎn)是，如果要讓電路可以兼容不同阻抗的傳輸線，則需要在多個(gè)端接電阻中利用開關(guān)進(jìn)行選擇，在實(shí)際產(chǎn)品中多個(gè)電阻意味著成本的增加，而開關(guān)則可能會(huì)帶來可靠性和可操作性方面的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一種缺陷的一種負(fù)反饋電路及其實(shí)現(xiàn)方法和采用該負(fù)反饋電路的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置。
本發(fā)明提供了一種負(fù)反饋電路，該電路包括參考電阻，具有第一端和第二端，其第二端接地。
第一可變電阻器，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端，其第二端接地。
第二可變電阻器，作為端接電阻，與第一可變電阻器完全相同，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端。
電壓跟隨器，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與參考電阻的第一端連接，連接節(jié)點(diǎn)為A，和參考電阻一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點(diǎn)電壓為VA。電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷骸?br>
比例電流鏡，具有輸入端和輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與電壓跟隨器的第一端連接，其輸出端連接到第一可變電阻器的第一端，連接節(jié)點(diǎn)為B，產(chǎn)生的電流為 B點(diǎn)電壓為VB。
比較判斷器，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端和第二輸入端分別輸入A點(diǎn)的電壓VA和B點(diǎn)的電壓VB，將比較判斷器得出的調(diào)節(jié)信號(hào)從其第一輸出端反饋到第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同時(shí)輸入到第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
在比較判斷器和第二可變電阻器之間可以增加一保持器，其中，該保持器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，當(dāng)A點(diǎn)的電壓VA和B點(diǎn)的電壓VB持續(xù)相等時(shí)，比較判斷器輸出一保持信號(hào)到保持器，然后保持器使第二可變電阻器的阻值保持不變。
本發(fā)明還提供了利用上述的負(fù)反饋電路進(jìn)行片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，該方法包括步驟100，比較判斷器比較參考電阻兩端電壓和第一可變電阻器兩端的電壓大小，并獲得調(diào)節(jié)信號(hào)。
步驟200，負(fù)反饋電路將調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到第一可變電阻器對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且同步調(diào)節(jié)第二可變電阻器的值，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
當(dāng)VB＝VA時(shí)，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，選取適當(dāng)?shù)腞ref、a和b，使計(jì)算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻相等。其中，參考電阻采用片外精確電阻，阻值很大。
其中，在步驟100中，比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，電壓比較器比較節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電壓，將其比較結(jié)果作為可逆計(jì)數(shù)器的增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)；當(dāng)電壓VB大于VA時(shí)，則輸出高電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻大；當(dāng)電壓VB小于VA時(shí)，則輸出低電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻小。
步驟104，如果增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為高電平，則計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)，如果增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為低電平，則計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果作為調(diào)節(jié)信號(hào)。
在步驟200中，將比較判斷器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，并通過保持器輸入第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其等于所需的端接電阻，當(dāng)VB和VA持續(xù)相等時(shí)，比較判斷器輸出一保持信號(hào)，該保持器使第二可變電阻器的阻值保持不變。
以上多個(gè)步驟中的每個(gè)步驟都根據(jù)一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入信號(hào)進(jìn)行，時(shí)鐘脈沖信號(hào)是連續(xù)脈沖信號(hào)。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成多個(gè)步驟。
本發(fā)明還提供了一種具有負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置，包括如上所述的負(fù)反饋電路。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的可變電阻器可以單獨(dú)作為端接電阻，也可以與外部精確電阻并聯(lián)后一起作為端接電阻，與傳統(tǒng)的方案相比成本更低，并且使用更加方便靈活。本發(fā)明的也可以用在其它需要片內(nèi)精確電阻的應(yīng)用場合。
本發(fā)明參考附圖以舉例方式進(jìn)行描述而不是以限制性方式加以描述，其中同樣的參考標(biāo)號(hào)指示同樣的部件，其中圖1是一個(gè)接收側(cè)阻抗匹配的電路示意圖；
圖2a是根據(jù)本發(fā)明的在接收側(cè)直接使用本發(fā)明的負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的示意圖；圖2b是根據(jù)本發(fā)明的在接收側(cè)使用參考電阻和本發(fā)明的負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的示意圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的負(fù)反饋電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b是根據(jù)本發(fā)明的負(fù)反饋電路的電路原理圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一可變電阻器和第二可變電阻器的電路原理圖；圖5是圖4中的可變電阻器結(jié)構(gòu)中的開關(guān)與電阻的連接結(jié)構(gòu)的電路原理圖；圖6a是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應(yīng)的控制信號(hào)為連續(xù)的“1010”碼形的示意圖；圖6b是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應(yīng)的控制信號(hào)為連續(xù)的“1100”碼形的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的碼流序列檢測器的電路原理圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的可逆計(jì)數(shù)器的電路原理圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有保持功能的保持器的電路原理圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的利用負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
圖2a和圖2b分別是根據(jù)本發(fā)明的在接收側(cè)沒有參考電阻和有參考電阻的阻抗匹配示意圖。圖2a中示出了使用本發(fā)明的負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)傳輸線阻抗匹配。圖2b中示出了使用本發(fā)明的負(fù)反饋電路與外部端接電阻共同實(shí)現(xiàn)傳輸線匹配。ZTL202是傳輸線阻抗，傳輸線兩側(cè)接有變壓器204，用于改變信號(hào)幅度和進(jìn)行阻抗變換。如圖中所示，可變電阻器Rt208為本發(fā)明的實(shí)時(shí)芯片206內(nèi)與傳輸線阻抗匹配的電阻。Rp210為本發(fā)明的實(shí)時(shí)芯片206內(nèi)與傳輸線阻抗匹配的電阻，Rs212為與本發(fā)明的負(fù)反饋電路并聯(lián)的一片外電阻。通過增加并聯(lián)的負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)的匹配電阻，使負(fù)載端輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗匹配，達(dá)到消除負(fù)載端反射的目的。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的負(fù)反饋電路的示意圖。該電路包括參考電阻302，具有第一端和第二端，其第二端接地。
第一可變電阻器304，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端，其第二端接地。
第二可變電阻器306，與第一可變電阻器304完全相同，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端。
電壓跟隨器308，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與參考電阻302的第一端連接，連接節(jié)點(diǎn)為A，和參考電阻302一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點(diǎn)電壓為VA。電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷骸?br>
比例電流鏡310，具有一輸入端和一輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與電壓跟隨器308的第二端連接，比例電流鏡的輸出端連接到第一可變電阻器304的第一端，連接節(jié)點(diǎn)為B，產(chǎn)生的電流為 B點(diǎn)電壓為VB。
比較判斷器312，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，第一輸入端和第二輸入端分別輸入A點(diǎn)和B點(diǎn)電壓VA和VB，將比較判斷器312得出一調(diào)節(jié)信號(hào)，并將該調(diào)節(jié)信號(hào)從其第一輸出端反饋到第一可變電阻器304的第三調(diào)節(jié)端，調(diào)節(jié)第一可變電阻器304的阻值，同時(shí)將調(diào)節(jié)信號(hào)輸入到第二可變電阻器306的第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)所述第一可變電阻器304和所述第二可變電阻器306的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
所述比較判斷器還可以通過一保持器314將調(diào)節(jié)信號(hào)輸入到第二可變電阻器306的第三調(diào)節(jié)端，該保持器314具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，當(dāng)所述A點(diǎn)的電壓VA和所述B點(diǎn)電壓VB持續(xù)相等時(shí)，所述比較判斷器312得出一保持信號(hào)，并將其輸出到所述保持器314，然后所述保持器314使所述第二可變電阻器306的阻值保持不變。
圖3b是根據(jù)本發(fā)明的負(fù)反饋電路的電路原理圖。圖3b中的放大器322和第一晶體管324構(gòu)成圖3a中的電壓跟隨器308，其中，第一晶體管324是NMOS晶體管，具有源極、漏極和柵極。放大器322的輸出端與第一晶體管324的柵極連接。放大器322的正輸入端作為電壓跟隨器的第三端，輸入?yún)⒖茧妷篤ref。放大器322的負(fù)輸入端與第一晶體管324的源極連接，且連接端作為電壓跟隨器308的第二端。第一晶體管324的漏極作為電壓跟隨器308的第一端。
其中，第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管可以是選自包括結(jié)場效應(yīng)晶體管、MOS晶體管、晶體三極管的組，用不同的晶體管可能在連接結(jié)構(gòu)上可能變化，但可以達(dá)到同樣的功能。
圖3b中的第二晶體管326和第三晶體管328構(gòu)成圖3a中的比例電流鏡310，其中，第二晶體管326和第三晶體管328是PMOS晶體管，具有源極、漏極和柵極。第二晶體管326的源極與第三晶體管328的源極連接，同時(shí)與電源連接。第二晶體管326的柵極與第三晶體管328的柵極連接。第二晶體管326的漏極與其柵極連接，并作為比例電流鏡310的輸入端。第三晶體管328的漏極作為比例電流鏡310的輸出端。
圖3b中的電壓比較器330、觸發(fā)器332、碼流序列檢測器334和可逆計(jì)數(shù)器336構(gòu)成圖3a中的比較判斷器312，其中，電壓比較器330用于比較節(jié)點(diǎn)A的電壓VA和節(jié)點(diǎn)B的電壓VB，其負(fù)輸入端作為比較判斷器312的第一輸入端，其正輸入端作為比較判斷器312的第二輸入端。電壓比較器的失調(diào)電壓與參考電壓Vref之比小于所需匹配電阻誤差精度。電壓比較器330的輸出端將比較結(jié)果作為控制信號(hào)經(jīng)過一觸發(fā)器332輸入到碼流序列檢測器334和可逆計(jì)數(shù)器336?？赡嬗?jì)數(shù)器336的輸出端作為比較判斷器312的第一輸出端。碼流序列檢測器334的輸出端作為比較判斷器312的第二輸出端。碼流序列檢測器334和可逆計(jì)數(shù)器336的時(shí)鐘輸入信號(hào)是輸入觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的反相時(shí)鐘信號(hào)。使用的時(shí)鐘信號(hào)是連續(xù)脈沖信號(hào)。保持器314是一寄存器。觸發(fā)器是D觸發(fā)器，也可以選用其它能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的觸發(fā)器，可以達(dá)到同樣的效果。每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)具有負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的裝置完成一次比較、計(jì)數(shù)和阻值調(diào)整。
因?yàn)椋?dāng)節(jié)點(diǎn)B的電壓VB等于節(jié)點(diǎn)A的電壓VA時(shí)，R1＝Rref×a/b，其中，第一可變電阻器的阻值為R1，參考電阻的阻值為Rref，可以根據(jù)以上公式選擇合適的Rref、a、b值，使第一可變電阻器304的值等于需要的端接電阻值。
電壓比較器330的輸出電平經(jīng)過觸發(fā)器332輸入到可逆計(jì)數(shù)器336，作為其增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)。當(dāng)電壓VB高于VA時(shí)，電壓比較器330輸出高電平，表示第一可變電阻器304的阻值比所需阻值高，使可逆計(jì)數(shù)器336進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)，將其計(jì)數(shù)結(jié)果作為調(diào)節(jié)信號(hào)，反饋到第一可變電阻器304的第三調(diào)節(jié)端，并經(jīng)過保持器314輸入到第二可變電阻器306的第三調(diào)節(jié)端，使第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值減小。當(dāng)電壓VB低于VA時(shí)，電壓比較器330輸出低電平，表示第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值比所需阻值低，使可逆計(jì)數(shù)器336進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，將其計(jì)數(shù)結(jié)果作為調(diào)節(jié)信號(hào)，反饋到第一可變電阻器304的第三調(diào)節(jié)端，并經(jīng)過保持器輸入到第二可變電阻器306的第三調(diào)節(jié)端，使第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的阻值增大。
碼流序列檢測器334以連續(xù)奇數(shù)次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制信號(hào)碼流作為穩(wěn)定判斷標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)碼流狀態(tài)穩(wěn)定后，碼流序列檢測器334將保持信號(hào)輸入到保持器314，使保持器314進(jìn)入保持狀態(tài)，使第二可變電阻器306的阻值不再變化。
在本發(fā)明中，電壓比較器的輸入失調(diào)電壓也是一個(gè)誤差的重要來源，在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要保證電壓比較器失調(diào)電壓和參考電壓之比小于所需的匹配電阻誤差精度。假設(shè)失調(diào)電壓位10mV，要求匹配電阻誤差精度不超過1％，那么參考電壓至少要取1V。如果把阻值不連續(xù)誤差一起考慮近來，則要求還會(huì)更加嚴(yán)格。實(shí)際上電壓跟隨器也存在輸入失調(diào)電壓，當(dāng)從原理角度出發(fā)，真正的參考電壓應(yīng)該是節(jié)點(diǎn)電壓VA，因此只需要保證參考電壓減去失調(diào)電壓仍可以滿足上述要求。在上面的舉例中，假設(shè)電壓跟隨器的失調(diào)電壓也為10mV，那么參考電壓只要高于1.01V就可以，非常容易滿足，因此這個(gè)因素的影響可以不考慮。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一可變電阻器和第二可變電阻器的電路原理圖。第一可變電阻器304和第二可變電阻器306分別由多個(gè)阻值相同的電阻并聯(lián)構(gòu)成，多個(gè)電阻404的阻值為R，其中，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的每條支路都包含一開關(guān)402和一電阻404，按照二進(jìn)制權(quán)重分組，并由相應(yīng)開關(guān)進(jìn)行控制。控制位為1代表開關(guān)402閉合，則各開關(guān)控制位按照對應(yīng)的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進(jìn)制控制碼bN-1...b2b1b0，其數(shù)值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器304和第二可變電阻器306的可調(diào)電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)，其中，阻值相同的電阻404和N的值可以根據(jù)所需滿足的阻抗匹配精度適當(dāng)選擇。
為了減小整個(gè)電路的靜態(tài)工作電流，第一可變電阻器304和第二可變電阻器306還可以由多個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián)構(gòu)成，多個(gè)相同的電阻的阻值為R，若有k個(gè)相同的電阻串聯(lián)，相應(yīng)的比例電流鏡310的輸入電流和輸出電流的比例應(yīng)改為a∶(b/k)，以保證最終匹配電阻值不變。當(dāng)需要改變匹配帶內(nèi)組值的時(shí)候，只需要在芯片內(nèi)部通過寄存器配置改變比例電流鏡的比例即可。
圖5是圖4中的可變電阻器結(jié)構(gòu)中的開關(guān)402與電阻404的連接結(jié)構(gòu)的電路原理圖?？勺冸娮杵鹘Y(jié)構(gòu)中的開關(guān)通?？梢圆捎肗MOS晶體管實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榈谝豢勺冸娮杵?04和第二可變電阻器306的工作狀態(tài)不同，它們各自的NMOS晶體管開關(guān)502導(dǎo)通電阻受到工作狀態(tài)(包括源、漏兩端和襯底工作電壓)影響也不同，這也會(huì)造成阻抗匹配誤差，減小此誤差的辦法就是盡可能減小NMOS晶體管開關(guān)502導(dǎo)通電阻以及它與電阻R的比值。為了使第一和第二可變電阻器結(jié)構(gòu)在差分電壓信號(hào)下工作時(shí)開關(guān)的導(dǎo)通電阻變化范圍盡可能小，NMOS晶體管開關(guān)與電阻的連接方式為NMOS晶體管開關(guān)502的源極和漏極分別與阻值為R/2的電阻504和506串聯(lián)。如果采用PMOS晶體管，二進(jìn)制碼與阻值的對應(yīng)關(guān)系就會(huì)改變，阻值對應(yīng)的將會(huì)是二進(jìn)制碼取反后的結(jié)果。
圖6a和圖6b是根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定狀態(tài)對應(yīng)的控制信號(hào)分別為連續(xù)的“1010”、“1100”碼形的示意圖。由于第一可變電阻器304的調(diào)節(jié)是非連續(xù)的，因此節(jié)點(diǎn)A和B的電壓VA、VB難以達(dá)到完全相等，再考慮到電壓比較器330本身的性能限制，第一可變電阻器304最終不會(huì)停留在設(shè)計(jì)值上，而是在設(shè)計(jì)值附近做微小的上下波動(dòng)，對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)B的電壓VB如圖7a和圖7b所示。圖中的死區(qū)602是由于電壓比較器330性能限制造成的，如果輸入信號(hào)落在這個(gè)區(qū)域，電壓比較器330不能及時(shí)做出判斷，輸出將保持前一時(shí)刻的狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝豢勺冸娮杵?04的取值對應(yīng)的電壓VB沒有落在死區(qū)602中時(shí)，電路持續(xù)工作對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓波形如圖7a所示，穩(wěn)定狀態(tài)對應(yīng)的增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)(U/D控制信號(hào))為連續(xù)的“1010”碼形。當(dāng)?shù)谝豢勺冸娮杵鞯娜≈祵?yīng)的電壓VB落在死區(qū)602中時(shí)，電路持續(xù)工作對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓波形如圖7b所示，穩(wěn)定狀態(tài)對應(yīng)的U/D控制信號(hào)為連續(xù)的“1100”碼形?？梢砸源俗鳛殡娐愤_(dá)到最終穩(wěn)定狀態(tài)的判斷依據(jù)，通過一個(gè)碼流序列檢測器334對U/D控制信號(hào)進(jìn)行檢測，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)上述碼形時(shí)即認(rèn)為狀態(tài)已經(jīng)穩(wěn)定。為了使作為端接電阻的第二可變電阻器306在狀態(tài)穩(wěn)定后不再變化，可逆計(jì)數(shù)器336的輸出與第二可變電阻器306之間增加了一個(gè)具有保持功能的保持器314，當(dāng)碼流序列檢測器334判斷出電路狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)即輸出一個(gè)保持信號(hào)(Hold)使保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，第二可變電阻器306阻值不再發(fā)生變化，只有當(dāng)電路狀態(tài)退出穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，第二可變電阻器306才再次與第一可變電阻器304做狀態(tài)同步的變化。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的碼流序列檢測器的電路原理圖。碼流序列檢測器334包括觸發(fā)器(702、704、706、708、710、712、714、716、718)、與門720、或門722和反相器724，其中，將四個(gè)觸發(fā)器進(jìn)行串聯(lián)，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的反相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的正相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的正相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的反相輸出相與；分別將第一觸發(fā)器702的正相輸出、第二觸發(fā)器704的反相輸出、第三觸發(fā)器706的反相輸出和第四觸發(fā)器708的正相輸出相與。
將得到的六個(gè)結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，將其結(jié)果輸入五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器(710、712、714、716、718)，五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)是輸入四個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的反相時(shí)鐘信號(hào)，將五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的正相輸出相與，得到一保持信號(hào)(Hold)。
其中，碼流序列檢測器334以連續(xù)5次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)U/D控制信號(hào)碼流作為穩(wěn)定判斷標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)圖7中兩種情況的碼形，因?yàn)槭叭∥恢貌煌霈F(xiàn)了“1010”、“0101”和“1100”、“0110”、“0011”、“1001”共6種可能。當(dāng)判斷狀態(tài)穩(wěn)定后，保持器314立刻進(jìn)入保持狀態(tài)，為了盡可能減小誤差，判斷標(biāo)準(zhǔn)以奇數(shù)次碼形重復(fù)為宜，這樣在后一種情況中會(huì)保持在中間的取值。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的可逆計(jì)數(shù)器的電路原理圖?？赡嬗?jì)數(shù)器336由多個(gè)D觸發(fā)器、與門、或門和或非門構(gòu)成，具有控制信號(hào)輸入端、時(shí)鐘輸入端、進(jìn)/借位輸出端C/B和N位計(jì)數(shù)輸出端。其中，進(jìn)/借位輸出端C/B實(shí)際上可以不要，因?yàn)榭赡嬗?jì)數(shù)器336的輸出位數(shù)與第一可變電阻器304調(diào)節(jié)輸入端位數(shù)相等，所以計(jì)數(shù)過程中不會(huì)出現(xiàn)進(jìn)位或借位的情況。還可以使用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的可逆計(jì)數(shù)器。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有保持功能的保持器的電路原理圖。該保持器為一寄存器，由N個(gè)D觸發(fā)器、2N個(gè)與門和N個(gè)或門構(gòu)成。如圖所示，將保持信號(hào)和N位并行輸入進(jìn)行與或運(yùn)算，并且通過N個(gè)觸發(fā)器，得到N位并行輸出。還可以使用多種其它能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的寄存器。
此外，本發(fā)明所使用的放大器和電壓比較器可以采用多種能夠?qū)崿F(xiàn)此功能的放大器和電壓比較器。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的利用負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，該方法包括步驟100，比較判斷器將參考電阻兩端電壓和第一可變電阻器兩端的電壓進(jìn)行比較，并獲得調(diào)節(jié)信號(hào)。
步驟200，負(fù)反饋電路將調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到第一可變電阻器對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且同步調(diào)節(jié)第二可變電阻器的值，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
因?yàn)楫?dāng)VB＝VA時(shí)，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，根據(jù)以上條件選取適當(dāng)?shù)腞ref、a和b，使計(jì)算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻相等。其中，參考電阻采用片外精確電阻，阻值很大。
其中，在步驟100中，比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，電壓比較器比較節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電壓，將其比較結(jié)果作為可逆計(jì)數(shù)器的增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)；當(dāng)電壓VB大于VA時(shí)，則輸出高電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻大，當(dāng)電壓VB小于VA時(shí)，則輸出低電平，表示第一可變電阻器比所需端接電阻小。
步驟104，如果增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為高電平，則計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)，如果增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為低電平，則計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果作為調(diào)節(jié)信號(hào)。
在步驟200中，將比較判斷器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，并通過保持器輸入第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其等于所需的端接電阻，當(dāng)VB和VA持續(xù)相等時(shí)，比較判斷器輸出一保持信號(hào)，保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，使第二可變電阻器保持不變。
以上多個(gè)步驟中的每個(gè)步驟都根據(jù)一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入信號(hào)進(jìn)行。時(shí)鐘脈沖信號(hào)是連續(xù)脈沖信號(hào)。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成多個(gè)步驟。
本發(fā)明還涉及一種采用該負(fù)反饋電路的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配實(shí)現(xiàn)裝置，可以達(dá)到實(shí)時(shí)的片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)反饋電路，包括參考電阻，具有第一端和第二端，其所述第二端接地；第一可變電阻器，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端，其所述第二端接地；第二可變電阻器，作為端接電阻，與所述第一可變電阻器完全相同，具有第一端、第二端和第三調(diào)節(jié)端；電壓跟隨器，具有第一端、第二端和第三端，其第一端與所述參考電阻的第一端連接，連接節(jié)點(diǎn)為A，和參考電阻一起產(chǎn)生參考電流Iref，A點(diǎn)電壓為VA；所述電壓跟隨器的第三端輸入?yún)⒖茧妷海槐壤娏麋R，具有一輸入端和一輸出端，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b，其輸入端與所述電壓跟隨器的第二端連接，所述比例電流鏡的輸出端連接到所述第一可變電阻器的第一端，連接節(jié)點(diǎn)為B，產(chǎn)生的電流為 B點(diǎn)電壓為VB；以及比較判斷器，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端和第二輸入端分別輸入所述A點(diǎn)的電壓VA和B點(diǎn)的電壓VB，所述比較判斷器得出一調(diào)節(jié)信號(hào)，并將該調(diào)節(jié)信號(hào)從其第一輸出端反饋到所述第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同時(shí)將調(diào)節(jié)信號(hào)輸入到第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)所述第一可變電阻器和所述第二可變電阻器的阻值，使其值等于所需要的端接電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，在所述比較判斷器和所述第二可變電阻器之間增加一保持器，其中，所述保持器具有第一輸入端、第二輸入端和一輸出端，當(dāng)所述A點(diǎn)的電壓VA和所述B點(diǎn)的電壓VB持續(xù)相等時(shí)，所述比較判斷器輸出一保持信號(hào)到所述保持器，然后所述保持器使所述第二可變電阻器的阻值保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述保持器是一寄存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考電阻采用片外精確電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述比較判斷器包括電壓比較器，用于比較所述A點(diǎn)的電壓VA和所述B點(diǎn)的電壓VB，其負(fù)輸入端作為所述比較判斷器的第一輸入端，其正輸入端作為所述比較判斷器的第二輸入端；將比較結(jié)果作為控制信號(hào)從所述電壓比較器的輸出端輸出，經(jīng)過一觸發(fā)器輸入到一碼流序列檢測器和一可逆計(jì)數(shù)器；所述可逆計(jì)數(shù)器，其輸出端作為所述比較判斷器的第一輸出端；所述碼流序列檢測器，其輸出端作為所述比較判斷器的第二輸出端；其中，所述碼流序列檢測器和所述可逆計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入信號(hào)是輸入所述觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的反相時(shí)鐘信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所述負(fù)反饋電路完成一次比較、計(jì)數(shù)和阻值調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一可變電阻器和第二可變電阻器由多個(gè)相同的電阻并聯(lián)構(gòu)成，所述多個(gè)相同電阻的阻值為R，其中，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的每條支路都包含一開關(guān)和一電阻，按照二進(jìn)制權(quán)重分組，并由相應(yīng)開關(guān)進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)使用NMOS晶體管實(shí)現(xiàn)，其與所述電阻的連接方式為所述NMOS晶體管開關(guān)的第一端與第二端分別與一阻值為R/2的電阻串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所述控制位為1代表開關(guān)閉合，則各開關(guān)控制位按照對應(yīng)的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進(jìn)制控制碼bN-1...b2b1b0，其數(shù)值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器和第二可變電阻器的可調(diào)電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)使用PMOS晶體管實(shí)現(xiàn)，其與所述電阻的連接方式為所述PMOS晶體管開關(guān)的第一端與第二端分別與一阻值為R/2的電阻串聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述控制位為1代表開關(guān)閉合，則各開關(guān)控制位按照對應(yīng)的電阻數(shù)目由高到低依次排列，得到二進(jìn)制控制碼bN-1，..b2b1b0，其數(shù)值取反得到的值代表并聯(lián)電阻數(shù)目，則第一可變電阻器和第二可變電阻器的可調(diào)電阻值為R/n(n＝0，1，2，...2N-1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一可變電阻器和第二可變電阻器由多個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián)構(gòu)成，所述多個(gè)電阻的阻值為R，若有k個(gè)相同的電阻串聯(lián)，相應(yīng)的比例電流鏡的輸入電流和輸出電流的比例應(yīng)改為a∶(b/k)，以保證最終匹配電阻值不變。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓比較器的失調(diào)電壓與參考電壓之比小于所需匹配電阻誤差精度。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述碼流序列檢測器包括觸發(fā)器、與門、或門和反相器，其中，將四個(gè)觸發(fā)器進(jìn)行串聯(lián)，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)分別將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的反相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的正相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的正相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的反相輸出相與；將所述第一觸發(fā)器的正相輸出、第二觸發(fā)器的反相輸出、第三觸發(fā)器的反相輸出和第四觸發(fā)器的正相輸出相與；將得到的六個(gè)結(jié)果進(jìn)行或運(yùn)算，將其結(jié)果輸入五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器，其中，所述五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)是輸入所述四個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的反相時(shí)鐘信號(hào)；以及將所述五個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器的正相輸出相與，得到一保持信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述碼流序列檢測器以連續(xù)奇數(shù)次出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制信號(hào)碼流作為穩(wěn)定判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)碼流狀態(tài)穩(wěn)定后，所述碼流序列檢測器將保持信號(hào)輸入到保持器，使保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，使所述第二可變電阻器的阻值不再變化。
16.一種利用如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的負(fù)反饋電路進(jìn)行片內(nèi)傳輸線阻抗匹配的方法，其特征在于包括步驟100，所述比較判斷器將參考電阻兩端的電壓和第一可變電阻器兩端的電壓進(jìn)行比較，并獲得調(diào)節(jié)信號(hào)；以及步驟200，所述負(fù)反饋電路將調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到所述第一可變電阻器對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且同步調(diào)節(jié)第二可變電阻器的值，使其等于所需要的端接電阻值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，當(dāng)VB＝VA時(shí)，R1＝Rref×a/b，其中，參考電阻的阻值為Rref，所述第一可變電阻器的阻值為R1，選取適當(dāng)?shù)腞ref、a和b，使計(jì)算得出的第一可變電阻器的阻值與所需端接電阻值相等。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在所述步驟100中，所述比較判斷器執(zhí)行以下步驟步驟102，所述電壓比較器比較所述節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電壓，將其比較結(jié)果作為所述可逆計(jì)數(shù)器的增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)；當(dāng)電壓VB大于VA時(shí)，則輸出高電平，表示所述第一可變電阻器的阻值比所需端接電阻的阻值大；當(dāng)電壓VB小于VA時(shí)，則輸出低電平，表示所述第一可變電阻器的阻值比所需端接電阻的阻值小；步驟104，如果所述增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為高電平，則所述計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)，如果所述增/減計(jì)數(shù)控制信號(hào)為低電平，則所述計(jì)數(shù)器進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果作為調(diào)節(jié)信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，在所述步驟200中，將所述比較判斷器輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)反饋到所述第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，并通過所述保持器輸入所述第二可變電阻器的所述第三調(diào)節(jié)端，同步調(diào)節(jié)所述第一可變電阻器和第二可變電阻器，使其值等于所需的端接電阻值；當(dāng)VB和VA持續(xù)相等時(shí)，所述比較判斷器輸出一保持信號(hào)到所述保持器，所述保持器使所述第二可變電阻器保持不變。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)步驟中的每個(gè)步驟都根據(jù)一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入信號(hào)進(jìn)行，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成所述多個(gè)步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述時(shí)鐘脈沖信號(hào)是連續(xù)脈沖信號(hào)。
22.一種片內(nèi)傳輸線阻抗匹配裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一所述的負(fù)反饋電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負(fù)反饋電路，包括電壓跟隨器，用于跟隨參考電壓；比例電流鏡，其輸入電流和輸出電流的比例為a∶b；比較判斷器，將參考電阻和第一可變電阻器兩端的電壓進(jìn)行比較，得到調(diào)節(jié)信號(hào)并將其輸入第一可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，同時(shí)經(jīng)過一保持器輸入第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，對它們同步進(jìn)行調(diào)節(jié)，使它們的阻值等于需要的端接電阻值。當(dāng)參考電阻和第一可變電阻器兩端電壓持續(xù)相等時(shí)，比較判斷器輸出一保持信號(hào)，通過保持器輸入到第二可變電阻器的第三調(diào)節(jié)端，使其阻值保持不變。本發(fā)明在不改變外電路的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同阻抗傳輸線的阻抗匹配，與傳統(tǒng)方案相比成本更低，使用更方便靈活。
文檔編號(hào)H03H11/02GK1874148SQ200510035110
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者熊濤, 夏君 申請人:華為技術(shù)有限公司