[发明专利]一种宽频率工作范围、低功耗的自适应多路开关

说明书

技术领域

本发明属于射频、模拟集成电路设计、高速数据通信和光纤通信领域，特别涉及多路切换开关领域，具体为一种宽频率工作范围、低功耗的自适应多路开关。

背景技术

多路开关广泛应用于各种时分复用、数据通信系统中，以及适应多种标准和模式的软件无线电中。特别是近几年随着高速数据通信、和光纤通信的蓬勃发展，多路开关更是成为发射机前端的核心模块和速度瓶颈所在。

在已有的多路开关实现方案中，一种为针对低速或者数字数据信号切换的，这种应用，对多路开关要求低，可用数字逻辑或者一般的模拟电路实现。

对于射频的多路开关，传统的结构如图2所示，这种结构的优点是结构简单，也能应用于一般的射频通信系统中，但是这种结构，存在如下缺陷:一是电路一直消耗保证其工作的功耗，功耗高，其次是这种结构，工作频率范围窄，电路一旦设计好，其工作范围最多为几百兆赫兹，第三是最高工作频率有限，无法应用于超高速通信和无线通信系统中。

在已有的技术Kouichi Kanda 发表的论文” 40Gb/s 4:1 MUX/1:4 DEMUX in 90nm Standard CMOS”,发表在2005年2005 IEEE International Solid-State Circuits Conference 的第8期的第8.2小节，提出的多路开关分别可以在10GHz和20GHz的高速通信中，但是这种结构依然工作频率范围窄，一个电路只能应用于一种频率场合，其次电路功耗巨大，一直消耗着保证其最大工作频率的功耗，第三所提出的10GHz结构不能应用于低电源电压，而20GHz结构虽然可以应用于低电压，但是其对电源地噪声抑制很差，容易串入来自衬底或地的噪声而影响其正常工作，除此之外，其20GHz的低电压结构，省略了电流镜，使电流不是完全受控的，其电路的工作点也会随工艺、温度等偏差发生很大的变化，电路的鲁棒性不好。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多路开关，可以应用于宽工作频率范围（5~10GHz）、而能根据其输入信号的频率，自动配置内部电路，并且选择保证其工作的最小电流，实现其低功耗，同时针对于超高速和光通信系统；也提出了一种自适应工作的低功耗，宽工作范围的高速多路开关，为了适应于超深亚微米集成电路工艺尺寸的低电压工作，提出了适应于通用高频率和超高频率的低电压、宽工作范围、低功耗的多路开关。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种宽频率工作范围、低功耗的自适应多路开关，通过下面的技术方案来实现。

一种宽频率工作范围、低功耗的自适应多路开关，包括：可配置的负载、可配置的数据输入管、可配置的时钟开关、可配置的电流源、译码及控制逻辑电路；所述可配置的负载，可配置的数据输入管，可配置的时钟开关和可配置的电流源分别连接译码及控制逻辑电路的输出控制信号，即负载控制信号LS（RL）、数据输入管控制信号DS、时钟开关控制信号CS和电流源控制信号SWI；所述可配置的负载，可配置的数据输入管，可配置的时钟开关和可配置的电流源为堆叠的连接关系，可配置的负载顶端连接电源电压，底端连接可配置的数据输入管的顶端，可配置的数据输入管底端连接可配置的时钟开关的顶端，可配置的时钟开关的底端连接可配置的电流源的顶端，可配置的电流源底端接地；其中：

所述译码及控制逻辑电路包括：各通道的输入信号工作频段译码电路、通路数配置电路和控制逻辑电路；使能控制信号EN连接译码及控制逻辑电路的输入端，控制多路开关的开启与关断，工作频率配置信号FS连接所述各通道的输入信号工作频段译码电路，通路数配置信号CN连接所述通路数配置电路；所述控制逻辑电路根据各通道输入信号工作频段译码的二进制信号、通道数配置信号作出逻辑判断，并输出控制信号分别对应控制各工作通路对应的负载、数据输入管、时钟开关和电流源；

所述可配置的负载包括：可配置的电阻矩阵、切换开关，在超高频率多路开关的情况下还包括电感矩阵和相应的切换开关；所述的电阻矩阵和电感矩阵中的电阻值、电感值为按二进制权重增加的结构，译码及控制逻辑电路输出的负载控制信号包括负载电阻控制信号、负载电感控制信号分别连接电阻矩阵、电感矩阵对应的切换开关，切换开关连接相应的电阻矩阵或电感矩阵，控制实际接入通路的电阻或电感值；