專利名稱：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)信號在通信介質(zhì)上被傳遞時，信號可能從如表面效應(yīng)(skin effect)和介電吸收等現(xiàn)象中受到衰減。為了提高信號傳遞的精確度和效率，信號接收器可以包括補(bǔ)償這種衰減的均衡器。為了不依賴于傳遞信號的具體通信通道而保持信號的輸出特性一致，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)明的一個實(shí)施例中，一種用于補(bǔ)償輸入信號中的衰減的方法包括接收輸入信號；在第一通道上傳遞該輸入信號的第一部分，在第二通道上傳遞該輸入信號的第二部分，以及在第三通道上傳遞該輸入信號的第三部分。該方法還包括對該輸入信號的該第一部分施加第一增益；對該輸入信號的該第二部分進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第二增益；對該輸入信號的該第三部分進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第三增益。該方法進(jìn)一步包括將該第一部分、該第二部分以及該第三部分重新組合成輸出信號。
確定實(shí)施例的一個技術(shù)優(yōu)勢在于均衡輸出信號。某個實(shí)施例補(bǔ)償由用于傳遞信號的通信介質(zhì)產(chǎn)生的信號衰減。這就允許該信號的輸出特性不依賴用于傳遞信號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)勢可以包括提高的元件響應(yīng)，這是由于信號電平能被選在系統(tǒng)元件的動態(tài)范圍內(nèi)。此外，信號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)勢包括對不同通信介質(zhì)的適應(yīng)能力。確定實(shí)施例使用可變增益放大器以調(diào)整施加到輸入信號的補(bǔ)償程度。這個實(shí)施例可以允許針對不同的介質(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)勢在于有助于高速響應(yīng)。確定實(shí)施例使用用于信號放大的多級可變增益放大器，并且在每一級處具有DC偏移校正。因?yàn)槊總€放大器僅實(shí)施總放大率的一部分，所以減少了多級放大器的總響應(yīng)時間。在每一級施加DC偏移校正可以通過防止信號處于放大器任何特定級的動態(tài)范圍之外，來提高這種多級放大器的靈活性。
確定實(shí)施例的再一技術(shù)優(yōu)勢在于多級放大器的可量測性。通過校正多級放大器每一級的DC偏移，能夠不需重新計(jì)算多級放大器的總DC偏移添加附加級。此外，使用大量級DC偏移來校正整個多級放大器的DC偏移，使信號處于放大器其中一級的動態(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、說明書和權(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。此外，雖然以上已列舉了具體優(yōu)勢，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。


圖1顯示了通信介質(zhì)中用于補(bǔ)償信號衰減的均衡器的一個實(shí)施例；圖2顯示了用于對信號進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算的電路的一個實(shí)施例；圖3顯示了用于將延遲引入信號中的電路的一個實(shí)施例；圖4顯示了用于將信號保持在均衡器的動態(tài)范圍內(nèi)的可變增益限幅放大器的一個實(shí)施例；圖5顯示了具有DC偏移校正的多級可變增益放大器的一個實(shí)施例；。
圖6顯示了圖1的電路中用于沿信號通道設(shè)置增益的方法的一個實(shí)施例；圖7顯示了圖1的電路中用于沿信號通道自適應(yīng)調(diào)整增益的方法的一個實(shí)施例；圖8顯示了用于自適應(yīng)控制多級可變增益放大器中的DC偏移的校正電壓的方法的一個實(shí)施例；以及。
圖9顯示了在多級可變增益放大器中調(diào)整校正電壓的方法的一個實(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測量的輸出信號的輸出特性，自適應(yīng)控制器102調(diào)整施加到三個信號通道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)檢測均衡器100的輸出信號中不正確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增益限幅放大器110、數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112、延遲發(fā)生器114、可變增益放大器116、混頻器118、以及驅(qū)動放大器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DC偏移中的變化，引起輸入信號中存在失真，均衡器100提供具有校正的DC偏移的被均衡的輸出信號。
通常，有兩個引起傳導(dǎo)通信介質(zhì)中信號衰減的主要原因。第一個主要原因是來自沿通信介質(zhì)信號傳導(dǎo)的表面效應(yīng)。第二個主要原因是通信介質(zhì)造成的信號的介電吸收。通常，由表面效應(yīng)引起的信號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度，以及f是信號的頻率。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)的相對重要性會隨著材料和信號頻率而廣泛變化。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對輸入信號的響應(yīng)。
為了補(bǔ)償這些損耗，均衡器100將信號分到三個信號通道101A、101B和101C中，并且使用可變增益放大器116選擇性放大每個通道上的部分信號。第二通道101B基于信號的頻率對信號進(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說明。第三通道101C基于信號的頻率對信號進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算，如二階導(dǎo)數(shù)。此操作通過應(yīng)用兩個數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112說明。通過選擇性放大信號的一階和二階部分，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的輸出信號的信息以及用于調(diào)整每一可變增益放大器116的各自增益的任一元件或者多個元件。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、或者其他類似元件。自適應(yīng)控制器102可以包括用于將信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或反之亦然的適當(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通過調(diào)整施加到每個可變增益放大器116的偏流，來控制每一可變增益放大器116的增益。使用偏流來控制放大器116的一個優(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放大器也能夠維持其動態(tài)范圍。
輸出監(jiān)控器104代表用于檢測均衡器100輸出信號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)操作包括信號平均、過濾、或者鎖定最大或者最小電平，來執(zhí)行信號檢測和分析。根據(jù)具體實(shí)施例，輸出監(jiān)控器104檢測輸出信號的碼間干擾(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的失真量。同時，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)整在一級或多級可變增益放大器116處施加的DC偏移校正量的任一元件或者多個元件。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)整施加到信號的校正電壓量以校正DC偏移。通過均衡器100的各種元件，特別是通過可變增益放大器116，可能給信號帶來DC偏移。在多級可變增益放大器中，DC偏移在級間可以是積累的。偏移控制器106將DC電壓施加到由可變增益放大器116放大的信號以校正偏移。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)用在不同級的可變增益放大器116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，或者可以與各個步驟的增益成比例的量來分配總校正電壓。
偏移監(jiān)控器108代表用于測量信號中DC偏移量的任一或者多個適當(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增益放大器116的輸出端連接。從而，偏移監(jiān)控器108能夠測量由均衡器100帶來的全部DC偏移以及由每一可變增益放大器116帶來的DC偏移。這就允許偏移控制器106對特定通道101A、101B、或者101C以及對均衡器100的總輸出端進(jìn)行適當(dāng)DC偏移調(diào)整。
可變增益限幅放大器(VGLA)110代表用于調(diào)節(jié)由均衡器100接收的輸入信號的元件或者元件集合。該調(diào)節(jié)過程調(diào)整輸入信號的總電平，以保持信號在均衡器100的動態(tài)范圍內(nèi)。因而，VGLA110可以通過調(diào)整總信號電平來提供一定程度的均衡。在具體實(shí)施例中，通過施加到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)生與輸入信號頻率成線性比的輸出，即稱為“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蛘唠娐贰８鶕?jù)具體實(shí)施例，該運(yùn)算是導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，該運(yùn)算是使多個信號的頻率與輸入正弦信號相乘。數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112可被多次應(yīng)用于信號，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。
延遲發(fā)生器114代表在信號傳遞中引入時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蛘唠娐贰８鶕?jù)具體實(shí)施例，由延遲發(fā)生器114引入到信號中的延遲大約等于將被應(yīng)用于信號的數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112所需的時間量。因而，延遲發(fā)生器114可以被用來均衡輸入信號的每一部分在相應(yīng)的通道101A、101B或者101C傳輸所需的時間量。因此，在信號的各個部分可以同步到達(dá)混頻器118。
可變增益放大器116代表用于放大信號的任一元件或者多個元件?？勺冊鲆娣糯笃?16可以包括任何適當(dāng)?shù)碾娮釉⑶以诰唧w實(shí)施例中，施加于特定的可變增益放大器116的偏流控制每一可變增益放大器116。在某些情況下，執(zhí)行放大的特定元件的響應(yīng)時間可能太長，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。因此，可變增益放大器116可以包括一組級，每一級執(zhí)行全部放大的一部分。因?yàn)?，沒有哪一級負(fù)擔(dān)執(zhí)行所有的放大，所以每一級施加其各自的增益所需的時間也變小。這就允許多級可變增益放大器116響應(yīng)更高頻率的信號。
可變增益放大器116也會給信號帶來DC偏移。在多級放大器中，每一級可以引入帶來一個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中的DC偏移。在初始信號被放大之前，校正電壓可以被完全地施加到該初始信號。但是，在某一時刻完全施加電壓可能使信號超出放大器116的一級或者多級的動態(tài)范圍。此外，每添加新的一級時，施加的電壓就被重新計(jì)算并調(diào)整，并且如果在每一級中增益是可變的，那么DC偏移可能在這些級中不被平均分配。為了處理這個難點(diǎn)，具體實(shí)施例可以包括在放大器116的多級處施加校正電壓。這就允許每一級的DC偏移在該級處被修正，減少了校正使信號超出放大器的動態(tài)范圍的機(jī)會，并且消除了每次添加一級時，要為整個陣列重新計(jì)算DC偏移的需要。而且，當(dāng)每一級的增益獨(dú)立變化時，在每一級施加校正電壓便于校正DC偏移，從而不同級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上的信號合成單一信號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??；祛l器118將組合信號提供給驅(qū)動放大器120。驅(qū)動放大器120代表用于放大組合信號的任何元件或者元件的集合。驅(qū)動放大器120對該組合信號進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)姆糯?，以產(chǎn)生均衡器100的輸出信號，該信號具有足夠高的信號電平，以允許將輸出信號有效傳遞至另一目的地。
在操作中，均衡器100經(jīng)過通信介質(zhì)接收由于傳輸而已被衰減的輸入信號。VGLA110調(diào)節(jié)信號以便使信號電平在均衡器100的動態(tài)范圍內(nèi)。均衡器100將輸入信號分配到三個通道101A、101B、以及101C中。在通道101A中的信號被延遲發(fā)生器114延遲兩次。通道101B上的信號經(jīng)過數(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上的信號經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算器S112兩次。從而，三個通道101A、101B、以及101C相應(yīng)于分別經(jīng)過無運(yùn)算、一階運(yùn)算、以及二階運(yùn)算的輸入信號。
然后，均衡器100使用各自的可變增益放大器116來放大每一通道上的信號。自適應(yīng)控制器102控制每一放大器116的增益，并且對于每一通道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)具有與信號頻率不同的比例關(guān)系。通常，對于關(guān)于基本信號的具體效應(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πЧ?，通?01A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上的信號的任何DC偏移。
來自每個通道的放大信號被混頻器118組合成單一信號。驅(qū)動放大器120放大這個輸出信號以允許該輸出信號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利用來自輸出監(jiān)控器104有關(guān)輸出信號電平的反饋，以確定自適應(yīng)控制器102對輸入信號的衰減是過補(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)整施加到一個或者多個通道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)于輸出信號的DC偏移信息，以調(diào)整施加到每個放大器116的校正電壓量。
上述自適應(yīng)控制和反饋的一個優(yōu)點(diǎn)在于均衡器100能夠?qū)Ω淖兙馄?00對信號的響應(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，均衡器100仍產(chǎn)生穩(wěn)定輸出特性的輸出信號。即使在不包括自動自適應(yīng)控制的實(shí)施例中為了適應(yīng)改變的條件或者檢測到的響應(yīng)變化也可以手動調(diào)整。
均衡器100的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于具有對其它通信介質(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，對控制器102和106使用手動控制而不是自動反饋控制，使用單級放大器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對作為差分輸入A(連同反相Ax)提供至操作器S112的輸入信號進(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)生輸入信號的頻率和輸出信號的電平之間所需的比例因數(shù)。
S112還包括共模電壓檢測器(CMVD)210，其檢測差分輸出信號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，CMVD210和放大器212將差分輸出信號Z的共模電壓維持在Vcomm214。這就防止了以其他方式可能發(fā)生的輸出信號中的電壓漂移。
在操作中，S112接收輸入信號A。由于電容器206的響應(yīng)依賴于頻率，因此運(yùn)算器S對輸入信號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A充電和放電的速度。從而，S112提供了與輸入信號A的頻率成比例的輸出信號Z。CMVD210監(jiān)控輸出信號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僅是一個特定一階數(shù)學(xué)運(yùn)算的一個具體實(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。應(yīng)當(dāng)了解的是這些變化視為在目前公開的范圍內(nèi)。
圖3顯示延遲發(fā)生器114的一個實(shí)施例。延遲發(fā)生器114產(chǎn)生相位滯后于差分輸入信號A的差分輸出信號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A和輸出信號Z之間促成適當(dāng)?shù)南辔粶?。根?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)行其各個數(shù)學(xué)運(yùn)算所需的時間相匹配。
在操作中，延遲發(fā)生器114產(chǎn)生輸出信號Z，由于電容器304的放電時間和晶體管302的響應(yīng)時間，該輸出信號Z滯后于輸入信號A。CMVD308和放大器312結(jié)合運(yùn)行以將輸出信號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的許多可能元件的一個實(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的范圍內(nèi)。
圖4顯示VGLA110的一個實(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。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。為了防止信號移至均衡器100的動態(tài)范圍之外，VGLA110還限制信號的最大電平。CMVD410監(jiān)控輸出信號Z的共模電壓，并且與放大器412一起將輸出信號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。其它元件可以被用于產(chǎn)生所需的可變增益，限制輸出信號的最大電平，以及以其它方式調(diào)節(jié)均衡器100的輸入信號。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的范圍內(nèi)。
圖5顯示可變增益放大器116的多級實(shí)施例的一個實(shí)例。在所述實(shí)施例中，放大器1116包括放大器級502A、502B、...502n(合稱為“級502”)。每個放大器將可變增益g施加到其相應(yīng)的輸入端504A、504B、...504n(合稱為“輸入終端504”)施加的信號。由每一級502產(chǎn)生的增益可以獨(dú)立變化，或者也可以在所有級中自動被均衡。根據(jù)具體實(shí)施例，可以通過調(diào)整施加到相應(yīng)級502的偏流506A、506B、...506n(合稱為“偏流506”)來控制增益。使用偏流506控制級502可以在不需大幅減小級502帶寬的條件下，而增加級502的增益。
每一級502都可能給施加到該級的各個輸入端504的信號帶來DC偏移。因此，帶來的DC偏移量可以依特定級502的增益而變化，并且通常，不同級502可以帶來不同的DC偏移502。前述方法通過在第一級502A之前施加校正電壓已經(jīng)校正了DC偏移，以解決由整個多級放大器116帶來的DC偏移。但是，這可能使信號移到一級或者多級502的動態(tài)范圍之外，尤其是當(dāng)帶來的DC偏移量從級502到級502變化時。此外，存在的風(fēng)險(xiǎn)是任何沒有校正的DC偏移將在以后每一級502中被放大，從而可能干擾信號。
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502的輸入端504。這就減小了開始未校正的DC偏移被放大至嚴(yán)重削弱信號品質(zhì)地步的風(fēng)險(xiǎn)，并且還減小了信號被移至級502其中之一的動態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)。施加于每一級502的校正電壓508的量可以針對特定級502設(shè)置，從而進(jìn)一步減小信號移至任一級502的動態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)?？梢詾槊恳恍录?02添加新校正電壓508。這就防止了隨著每一新級502的添加而出現(xiàn)將信號移至級502的動態(tài)范圍之外的風(fēng)險(xiǎn)，就像單一DC偏移施加在第一級502A的情況一樣。
施加于每一級502的校正電壓508的量可以許多方式變化?？梢栽诩?02中平均分配校正電壓508，以便所有校正等于由放大器116帶來的所有DC偏移。或者，校正電壓508可以逐級選擇地調(diào)整。例如，無論某一級的增益何時被改變，校正電壓508量都可以被調(diào)整。在此實(shí)施例中，對于偏移控制器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接收的信息被自動調(diào)整?；蛘?，校正電壓508可以被手動調(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)用在任何多級可變增益放大器中，并不限于用在均衡器100的放大器或者類似設(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，測量通信介質(zhì)的傳輸特性。該測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)、長度、或者其它與信號衰減有關(guān)的性質(zhì)。在步驟604中，對介質(zhì)確定與一階頻率相關(guān)的效應(yīng)。這可以包括與介質(zhì)上傳送的信號的頻率成線性比的任何類型的衰減。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@個比率，能夠確定施加于通道101B和101C的補(bǔ)償量相對于未修改的信號是否足夠。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，可以對未修改的通道101A施加負(fù)分貝增益。例如，在特定情況對于衰減效應(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，以便通過分別設(shè)置通道101B和101C的增益為8和40，保持通道間的比率。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開始處理輸入信號以產(chǎn)生輸出信號，并且自適應(yīng)控制方法開始。在步驟702中，為了確定在指示一個或者更多通道101A、101B、以及101C的增益需要被調(diào)整的信號中是否存在不平衡，輸出監(jiān)控器104監(jiān)控輸出信號中的碼間干擾。如果在確定步驟704中檢測到不平衡，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中可變增益放大器116的適當(dāng)增益的一個實(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502確定校正電壓。此確定可以基于特定級502引入的DC偏移的任何適當(dāng)測量。在步驟804中，偏移控制器106將各個校正電壓施加到每一級。
在步驟806中，當(dāng)均衡器100被啟動并且接收信號時，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的DC偏移。如果在確定步驟808中檢測到意外的偏移，于是在步驟810，偏移控制器106確定對校正電壓的適當(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顯示了用于在多級放大器116中調(diào)整校正電壓的方法。在步驟902開始該方法，為每一級502設(shè)置校正電壓，例如通過應(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放大器116中的變化而被調(diào)整。如果一個級或者多級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)在多級放大器116中添加級502進(jìn)行調(diào)整。如果在確定步驟910中添加了一級，于是在步驟912中，確定新級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502。因?yàn)樾Ｕ妷悍謩e被施加到每一級，所以不需調(diào)整與任何其它級502相關(guān)聯(lián)的校正電壓。在對增益變化或者添加的級進(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放大器116的多級的許多可能實(shí)施例的例子。其它實(shí)施例可以包括例如在其它每一級502而不是在每一級502上施加校正電壓，手動而不是通過反饋控制偏移，或者其它類似變化。特別是，與上述可變增益放大器116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的范圍內(nèi)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了幾個實(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
1.一種用于補(bǔ)償輸入信號中的衰減的方法，包括接收輸入信號；在第一通道上傳遞該輸入信號的第一部分；在第二通道上傳遞該輸入信號的第二部分；在第三通道上傳遞該輸入信號的第三部分；對該輸入信號的該第一部分施加第一增益；對該輸入信號的該第二部分進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第二增益；對該輸入信號的該第三部分進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第三增益；以及將該第一部分、該第二部分以及該第三部分重新組合成輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括監(jiān)控該輸出信號，以檢測該輸出信號的輸出特性改變；以及響應(yīng)該檢測變化，調(diào)整施加到該輸入信號至少一部分的增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該監(jiān)控步驟包括監(jiān)控該輸出信號中的碼間干擾；以及該調(diào)整增益步驟包括基于該碼間干擾，確定對施加到該信號每一部分的增益的調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括測量通信介質(zhì)的傳輸性質(zhì)；以及基于第一通信介質(zhì)的測量，設(shè)置該第一增益、第二增益以及第三增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該通信介質(zhì)是第一通信介質(zhì)；并且該步驟還包括測量第二通信介質(zhì)的傳輸性質(zhì)；以及基于該第二通信介質(zhì)的測量，設(shè)置該第一增益、第二增益以及第三增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定該第二增益和該第一增益之間的目標(biāo)比率，以使該第二增益與該第一增益相比提供預(yù)定的相對增益；以及調(diào)整該第一增益，直到該第二增益和該第一增益之間的比率達(dá)到該目標(biāo)比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用可變增益限幅放大器調(diào)節(jié)該輸入信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該增益由各個放大器施加到該信號的每一部分，其中每個放大器的增益由施加到該放大器的偏流控制；以及該方法還包括調(diào)整施加到一個或者多個所述放大器的偏流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括放大該輸出信號；以及將該輸出信號傳遞至下一目的地。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該輸入信號的至少一部分沿各自通道的傳遞中引入延遲。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該一階數(shù)學(xué)運(yùn)算包括取導(dǎo)數(shù)；以及該二階數(shù)學(xué)運(yùn)算包括取二階導(dǎo)數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中由第一多級放大器施加該第一增益；由第二多級放大器施加該第二增益；由第三多級放大器施加該第三增益；以及該方法還包括將校正電壓施加于每個多級放大器中的多個級，以校正由各個多級放大器引入的DC偏移。
13.一種用于補(bǔ)償輸入信號中的衰減的裝置，包括輸入端，可接收輸入信號；多個信號通道，包括第一通道，可接收該輸入信號的第一部分；第二通道，可接收該輸入信號的第二部分；以及第三通道，可接收該輸入信號的第三部分；第一放大器，可將第一增益施加到該輸入信號的該第一部分；第二放大器，可將第二增益施加到該輸入信號的該第二部分；第三放大器，可將第三增益施加到該輸入信號的該第三部分；第一數(shù)學(xué)運(yùn)算器，可對該信號的該第二部分進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算；第二數(shù)學(xué)運(yùn)算器，可對該信號的該第三部分進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算；以及混頻器，可將該第一、第二和第三部分重新組合成輸出信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，還包括輸出監(jiān)控器，可監(jiān)控該輸出信號在輸出特性上的變化；以及自適應(yīng)控制器，可響應(yīng)檢測該輸出信號在輸出特性上的變化，調(diào)整所述增益中的至少一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中該輸出監(jiān)控器監(jiān)控該輸出信號中的碼間干擾；以及該自適應(yīng)控制器還可基于由該輸出監(jiān)控器檢測到的該碼間干擾，確定調(diào)整所述增益中的哪一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中由施加到各個放大器的偏流控制每個所述放大器；以及該自適應(yīng)控制器還可以調(diào)整施加到所述放大器的偏流。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中該自適應(yīng)控制器還可進(jìn)行以下操作確定該第二增益和該第一增益之間的目標(biāo)比率，以使該第二增益與該第一增益相比提供預(yù)定的相對增益；以及調(diào)整該第一增益，直到該第二增益和該第一增益之間的比率達(dá)到該目標(biāo)比率。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該輸入端包括可調(diào)節(jié)該輸入信號的可變增益限幅放大器。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，還包括驅(qū)動放大器，該驅(qū)動放大器可進(jìn)行以下操作放大該輸出信號；以及將該輸出信號傳遞至下一目的地。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該一階數(shù)學(xué)運(yùn)算包括取導(dǎo)數(shù)；以及該二階數(shù)學(xué)運(yùn)算包括取二階導(dǎo)數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該第一放大器、該第二放大器以及該第三放大器都是多級放大器；以及該裝置還包括偏移控制器，可將校正電壓施加到每個所述放大器的多個級，以校正由各個放大器引入的DC偏移。
22.一種用于補(bǔ)償輸入信號中的衰減的裝置，包括可變增益限幅放大器，可接收和調(diào)節(jié)輸入信號，并且還可分別使用第一、第二以及第三信號通道傳遞該輸入信號的第一部分、第二部分以及第三部分；第一放大器，可將第一增益施加到該輸入信號的該第一部分；第二放大器，可將第二增益施加到該輸入信號的該第二部分；第三放大器，可將第三增益施加到該輸入信號的該第三部分；第一數(shù)學(xué)運(yùn)算器，可以對該第二部分取導(dǎo)數(shù)；第二數(shù)學(xué)運(yùn)算器，可對該第三部分取二階導(dǎo)數(shù)；混頻器，可將該第一、第二和第三部分重新組合成輸出信號；輸出監(jiān)控器，可監(jiān)控該輸出信號中的碼間干擾；自適應(yīng)控制器，連接到該輸出監(jiān)控器，響應(yīng)由該輸出監(jiān)控器檢測到的該碼間干擾，調(diào)整一個或者多個增益，其中該自適應(yīng)控制器通過調(diào)整施加到各個放大器的偏流來控制每個所述增益；以及驅(qū)動放大器，可放大該輸出信號并將該輸出信號傳遞至下一目的地。
全文摘要
一種用于補(bǔ)償輸入信號中的衰減的方法包括接收輸入信號；在第一通道上傳遞該輸入信號的第一部分，在第二通道上傳遞該輸入信號的第二部分，以及在第三通道上傳遞該輸入信號的第三部分。該方法還包括對該輸入信號的該第一部分施加第一增益；對該輸入信號的該第二部分進(jìn)行一階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第二增益；對該輸入信號的該第三部分進(jìn)行二階數(shù)學(xué)運(yùn)算，并施加第三增益。該方法進(jìn)一步包括將該第一部分、該第二部分以及該第三部分重新組合成輸出信號。
文檔編號H04L25/06GK1658604SQ20051000824
公開日2005年8月24日 申請日期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 申請人:富士通株式會社