CN100385802C - 均衡器以及使用其的接收器 - Google Patents

Abstract

一种均衡器，其包含有：一第一放大电路，具有一第一输入端及一第一输出端，该第一放大电路对应一第一增益；以及一第二放大电路，具有一第二输入端及一第二输出端，该第二放大电路对应一第二增益；其中，该第一及该第二输入端相连接，该第一及该第二输出端相连接，且该均衡器的频率响应与该第一增益及该第二增益相关。

Description

均衡器以及使用其的接收器

技术领域

本发明提供一种均衡器，特别指一种用于消除缆线响应(CableResponse)的均衡器。

背景技术

在传输信号时，随着通道(channel)长度的增加，信号的通道衰减与符码间干扰(inter-symbol interference，ISI)的情况会越严重，而降低了信号的品质。因此，在信号的接收端会设置一均衡器，用于对所接收到的一接收信号进行均衡处理，以补偿该接收信号的衰减并消除符码间干扰的问题。

图1所表示为一常规均衡器100的等效电路图。为了分析方便，假设图1中电容110的电容值为C/2、电阻120的电阻值为2R、电流源102与电流源104的寄生电阻均为r、MOS 106与MOS 108之间的电导为gm。则均衡器100的增益(Gain)可表示为：

$\frac{\mathrm{Vout}}{\mathrm{Vin}}=\frac{\mathrm{Iop}-\mathrm{Ion}}{\mathrm{Vip}-\mathrm{Vin}}\×R1=\frac{\mathrm{gm}(1+s(R//r)C)}{(1+\mathrm{gm}(R//r))+s(R//r)C}\×R1---\left(1\right)$

由式(1)可以推导出均衡器100的极点(Pole)与零点(Zero)位置：

图2所表示为均衡器100简化后的频率响应图。一般而言，均衡器100的均衡效能取决于有效频宽BW的大小，亦即极点与零点之间的频宽大小。

然而，由式(2)与式(3)可知，当电容110的电容值或电阻120的电阻值增加时，均衡器100的极点与零点均会左移；反之，当电容110的电容值或电阻120的电阻值降低时，均衡器100的极点与零点均会右移。换句话说，在常规的均衡器100的结构中，电路设计者难以通过调节电容110或电阻120来有效地改变有效频宽BW(极点的频率-零点的频率)的大小，而使得均衡器的效能受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种均衡器，提升该均衡器的有效频宽。

本发明的较佳实施例中提供一种均衡器(equalizer)，其包含有：一第一放大电路，具有一第一输入端及一第一输出端，该第一放大电路对应一第一增益；以及一第二放大电路，具有一第二输入端及一第二输出端，该第二放大电路对应一第二增益；其中，该第一及该第二输入端相连接，该第一及该第二输出端相连接，且该均衡器的频率响应与该第一增益及该第二增益相关，其中，该均衡器的频率响应具有一极点与一零点，该极点与该第一增益相对应，而与该第二增益无关。

本发明另提供一种接收器，其包含有：一均衡器，其包含有：一第一放大电路，具有一第一输入端及一第一输出端，该第一放大电路对应一第一增益；以及一第二放大电路，具有一第二输入端及一第二输出端，该第二放大电路对应一第二增益；其中，该第一及该第二输入端相连接，该第一及该第二输出端相连接；以及一控制电路，耦合于该均衡器，用于依据一通道响应(channel response)产生一控制信号，以调节该均衡器的频率响应，其中，该均衡器的频率响应具有一极点与一零点，该极点与该第一增益相对应，而与该第二增益无关。

附图说明

图1为常规均衡器的等效电路图。

图2为图1的均衡器简化后的频率响应图。

图3为本发明的均衡器的示意图。

图4为本发明的均衡器的等效电路图。

图5为本发明的均衡器简化后的频率响应图。

附图符号说明

100、300           均衡器

102、104、312、314、322、324      等效电流源

106、108、316、318、326、328      MOS

110、330                          电容

120、340       电阻

302            通道

310            第一放大电路

320            第二放大电路

510、520、530  频率响应

512、532       极点

514、534       零点

具体实施方式

请参考图3所表示本发明的均衡器300的示意图。均衡器300用于补偿经由缆线302所传送过来的一接收信号Vin的通道衰减，并消除该接收信号Vin中的符码间干扰(ISI)问题。通道302代表各种连接，例如：USB、1394、RS232等等。Vout为均衡器300进行均衡处理后所输出的信号。在信号的接收器中，通常会于均衡器300的后级设置一时钟数据恢复(clock-datarecovery)装置，用于还原均衡后的信号的时钟。

均衡器300包含有一第一放大电路310，具有一输出端及耦合于该接收信号Vin的一输入端；以及一第二放大电路320，具有一输入端及一输出端，其中该输入端耦合于该接收信号Vin，该输出端耦合于第一放大电路310的输出端。在本发明中，均衡器300的信号增益，为第一放大电路310与第二放大电路320两者增益的和。于一较佳实施例中，第一放大电路310为一微分电路，而第二放大电路320则可利用一衰减电路来实现。

图4所表示为均衡器300的等效电路图。同样地，为了分析上的方便，以下假设电容330的电容值为C/2、电阻340的电阻值为2R、等效电流源312与314的寄生电阻均为r1、MOS 316与MOS 318之间的电导为gml、等效电流源322与324的寄生电阻均为r2、以及MOS 326与MOS 328之间的电导为gm2。本发明的均衡器300的增益分析如下：

$\frac{\mathrm{Vout}}{\mathrm{Vin}}=\frac{\mathrm{Iop}-\mathrm{Ion}}{\mathrm{Vip}-\mathrm{Vin}}\×R1=[\frac{1}{1+\mathrm{gm}2(R//r2)}+\frac{\mathrm{gm}1(1+\mathrm{sr}1C)}{(1+\mathrm{gm}1r1)+\mathrm{sr}1C}]\×R1---\left(4\right)$

在实作上，由于电阻340的电阻值远小于r2，亦即r2＞＞R，因此式(4)可修正为：

$\frac{\mathrm{Vout}}{\mathrm{Vin}}\≈\frac{R1}{1+\mathrm{gm}2R}+\left[\frac{\mathrm{gm}1(1+\mathrm{sr}1C)}{(1+\mathrm{gm}1r1)+\mathrm{sr}1C}\right]\×R1---\left(5\right)$

其中，为第一放大电路310所对应的一第一增益为第二放大电路320所对应的一第二增益A2。

请参考图5所表示本发明的均衡器300简化后的频率响应图。其中，响应函数510对应于第一放大电路310的频率响应，响应函数520对应于第二放大电路320的频率响应，而响应函数530对应于均衡器300的频率响应。由式(5)中可推导出第一放大电路310的极点512与零点514的位置：

由于均衡器300的增益为该第一增益A1与该第二增益A2的和，故均衡器300所对应的响应函数530的极点532的位置，会与第一放大电路310所对应的响应函数510的极点512的位置相同。而均衡器300的零点534的位置，则需视第二放大电路320的增益A2的大小而定。当本发明的均衡器300调升第二放大电路320的增益A2时，零点534的位置会右移；当调降第二放大电路320的增益A2时，零点534的位置则会左移。

在本发明的均衡器300中，可通过改变电阻340的电阻值或MOS 326与M0S 328之间的电导gm2，来调节第二放大电路320的增益。在实作上，改变电导gm2的大小的方式，通常可通过调节等效电流源322或324来实现。

由式(6)可知，调节电阻340的电阻值或电导gm2的大小，并不会改变第一放大电路310的极点512的位置，即均衡器300的极点532的位置不受影响。因此，在电路设计时，均衡器300的有效频宽的调节弹性将可大幅提升。

此外，如本领域所公知，通道302的长度越长，接收信号Vin的通道衰减与符码间干扰(ISI)的情况会越严重。因此，本发明的结构在实际应用上，亦可依据通道302的实际状况来适应性调节第二放大电路320的增益大小或频率响应特性。例如，电阻340可用一可变电阻单元来实现，而在接收器中，可设置一控制电路(未显示)来检测通道302的通道响应(channel response)情形，并依据检测的结果调节电阻340的电阻值，以改变第二放大电路320的增益，进而调节均衡器300的零点534的位置。在一实施例中，该控制电路利用接收器中的数位信号处理器(DSP)来实现。如此一来，将可进一步改善本发明的均衡器300的效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种均衡器，其包含有：

一第一放大电路，具有一第一输入端及一第一输出端，该第一放大电路对应一第一增益；以及

一第二放大电路，具有一第二输入端及一第二输出端，该第二放大电路对应一第二增益；

其中，该第一及该第二输入端相连接，该第一及该第二输出端相连接，且该均衡器的频率响应与该第一增益及该第二增益相关，

其中，该均衡器的频率响应具有一极点与一零点，该极点与该第一增益相对应，而与该第二增益无关。

2.如权利要求1所述的均衡器，其中该均衡器的增益为该第一增益与该第二增益的和。

3.如权利要求1所述的均衡器，其中该频率响应的零点位置对应于该第二增益。

4.如权利要求1所述的均衡器，其中该第一放大电路包含有一电容，用于调节该均衡器的该频率响应。

5.如权利要求1所述的均衡器，其中该第二放大电路包含有一电阻，用于调节该频率响应的零点位置。

6.如权利要求1所述的均衡器，其中该第一放大电路为一微分电路。

7.如权利要求1所述的均衡器，其中该第二放大电路为一衰减电路。

8.一种接收器，其包含有：

一均衡器，其包含有：

一第一放大电路，具有一第一输入端及一第一输出端，该第一放大电路对应一第一增益；以及

一第二放大电路，具有一第二输入端及一第二输出端，该第二放大电路对应一第二增益；

其中，该第一及该第二输入端相连接，该第一及该第二输出端相连接；以及

一控制电路，耦合于该均衡器，用于依据一通道响应产生一控制信号，以调节该均衡器的频率响应，

其中，该均衡器的频率响应具有一极点与一零点，该极点与该第一增益相对应，而与该第二增益无关。

9.如权利要求8所述的接收器，其中该第一放大电路为一微分电路，其包含有一电容，用于设定该均衡器的该频率响应。

10.如权利要求8所述的接收器，其中该第二放大电路为一衰减电路，其包含有一可变电阻，而该控制信号用于改变该可变电阻的电阻值以调节该均衡器的该频率响应。

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