[发明专利]带有高效能预加重均衡的电压型数据发送器

说明书

技术领域

本发明属于数据通信高速互连集成电路的技术领域，是一种带有高效能预加重均衡的电压型数据发送器，能有效地补偿高速数据通信因信道频宽不足带来的信号衰减，能用于各种数据通信发送器或收发器系统中，也能作为独立IP使用。

背景技术

图1为一种典型的高速数据通信系统，该系统主要由发送器100、传输媒介105、交流耦合106a（或直流耦合106b）、接收器108构成。数据的收发和传送过程如下：差分数字信号109由发送器100驱动，通过传输媒介105的传送，信号到达接收端由接收器108接收并恢复为差分数字信号110。为减少信号的反射，通常可以在发送端、接收端或两端同时配置用于匹配传输媒介信道阻抗的端接电阻107a和107b。所述接收器端接电阻107a和107b的偏置电位V_RX在直流耦合时可以接到固定电位或悬空，但在交流耦合时必须接固定电位。传输媒介105可以包括但不限于以下一种或多种的组合：芯片封装、印制电路板、背板、连接器、各种类型的线缆等。

随着数据通信速度的快速提高，目前已达到几个吉赫兹（GHz）或几十吉赫兹，传输媒介105的信道频宽大大低于数据传输速率，由此引起的基于信号频率的衰减会使数据完整性严重受损，误码率大大提高。为补偿在传输媒介105中的信号衰减，采用预加重均衡技术在信号进入传输媒介105之前对其进行预处理，输出差分信号111，即对于信号中的高频成分提高其输出幅度114，而对于低频成分降低输出幅度113。信号经过传输媒介105的传送，其高频成分的衰减大于低频成分，当信号到达接收端时，高低频成分的幅度趋于一致，达到均衡，形成接收端的差分输入信号112。

发送器100是一种带有预加重均衡的n+1抽头电压型数据发送器。数据信号109经过延时控制电路103产生两路或多路不同延迟的数据信号，分别驱动所述主发送电路101以及预加重电路102a、102b等多个分支，实际抽头数可以根据传输媒介的性能进行配置。所述主发送电路101和预加重电路102a、102b等各个分支在输出端104a和104b短接，驱动输出差分信号111。

所述带预加重均衡的电压型数据发送器100在输出信号的高频成分时能够较充分地利用电源供给的能量，效率很高；但是当输出信号的低频成分时，却浪费了大量的能耗，能效较低，而且随着预加重强度的提高，能效快速下降，严重限制了电压型数据发送器电路配置预加重均衡以补偿传输媒介信道频宽不足的能力，阻碍了这一结构在数据通信，特别是高速数据通信领域的广泛应用。

发明内容

本发明针对带预加重均衡的电压型发送器效能较低的缺陷，提出了一种新型的高效能电压型发送器。所述发送器由主发送电路、预加重电路和偏置电路组成，主发送电路发送信号的低频成分，预加重电路和主发送电路一起发送信号的高频成分，偏置电路给主发送电路和预加重电路提供适当的偏置电压和偏置电流。

所述主发送电路由三个PMOS晶体管、三个NMOS晶体管和两个运算放大器组成。其中第一PMOS晶体管的源极接电源，栅极接第一运算放大器的输出端，漏极与第二和第三PMOS晶体管的源极相接，并连接到第一运算放大器的正相输入端。第一NMOS晶体管源极接地，栅极连接到第二运算放大器的输出端，漏极连接到第二和第三NMOS晶体管的源极，并连接到第二运算放大器的正相输入端。第二PMOS晶体管与第二NMOS晶体管的漏极和栅极分别对应相接，第三PMOS晶体管与第三NMOS晶体管的漏极和栅极分别对应相接。

设定所述主发送电路的第一运算放大器的反相输入端偏置电压，通过第一运算放大器和第一PMOS晶体管形成的负反馈，能在第二和第三PMOS晶体管的源极形成稳定的高电位。设定所述第二运算放大器的反相输入端偏置电压，通过第二运算放大器和第一NMOS晶体管形成的负反馈，能在第二和第三NMOS晶体管的源极形成稳定的低电位。所述高电位与第一运算放大器的反相输入端偏置电压相同，所述低电位与第二运算放大器的反相输入端偏置电压相同。

所述主发送电路的所述第二、第三PMOS晶体管和第二、第三NMOS晶体管构成差分输入差分输出的电路结构，所述晶体管的栅极为差分输入端，所述晶体管的漏端为差分输出端。